پمپ طبقاتی عمودی و افقی
پمپ هواده
پمپ استخر
پمپ بشقابی
بوستر پمپ
پمپ بشکه کش
دوزینگ پمپ
پمپ مگنتی
پمپ شناور
پمپ وکیوم
پمپ دیافراگمی
پمپ پیستونی
پمپ لجن کش
پمپ کف کش
کاویتاسیون در پمپهای صنعتی زمانی رخ میدهد که حبابهای هوا به سرعت در یک سیال تشکیل و سپس به سرعت میترکند. با وجود اینکه این حبابها به نظر بیضرر میآیند، اما حبابهای موجود در سیستمهای پمپاژ بهطور کلی با حبابهایی که کودکان با نی میدمند، متفاوت هستند. نوسانات فشار درون پمپها باعث ایجاد حبابهای بسیار ریز میشود و فروپاشی این حبابها امواج شوکی قدرتمند و مداوم تولید میکند. این شوکهای مکرر در طول زمان، اجزای سیستم را از طریق فرسایش تخریب میکنند.
قدرت کاویتاسیون به حدی است که میتواند حفرههایی در اجزای فلزی پمپ، مانند پروانه، ایجاد کند و به آببندهای پمپ آسیب برساند.
چرا کاویتاسیون در پمپها رخ میدهد؟
برای جلوگیری از کاویتاسیون در پمپها، باید بهطور کامل از آب تغذیه شوند. اگر ورودی پمپ زیر آب باشد، برای حفظ فشار مورد نیاز، ممکن است به آب بیشتری نیاز باشد. در هر پمپ، کمترین فشار در سمت مکش یا ورودی یافت میشود. بهعنوان مثال، در پمپهای جابجایی مثبت، این فشار معمولاً درست قبل از درگیری روتور قرار دارد و در پمپهای گریز از مرکز، نزدیک ورودی پروانه است. این اطلاعات برای اطمینان از عملکرد بهینه پمپ بسیار مهم است.
پتانسیل ایجاد کاویتاسیون در همه انواع پمپها وجود دارد، اما در اینجا تمرکز بر روی پمپهای سانتریفیوژ است، زیرا اصول اساسی یکسان هستند. در پمپ سانتریفیوژ، مایع از طریق چشم پمپ وارد پروانه میشود و چرخش پروانه و حرکت مایع آغاز میشود. اگر فشار وارد بر مایع ناکافی باشد، حبابهایی تشکیل میشوند. با چرخش پروانه و حرکت مایع، فشار افزایش مییابد و باعث انفجار یا فروپاشی حبابها میشود.
در شرایط عادی فشار هوا، مایعات معمولاً فشار بخار قابل پیشبینی دارند. اما اگر فشار داخل پمپ از فشار بخار مایع کمتر شود، حبابها شروع به تشکیل میکنند. این حبابها زمانی که به مناطقی از مایع میرسند که فشار در آنجا بالاتر از فشار بخار است، فرو میریزند. فرآیند تشکیل و فرو ریختن حبابها در کاویتاسیون با سرعت و شدت بالا مشخص میشود. همچنین، فشار مکش یا تخلیه میتواند به دلیل خطوط پردازش مختل یا طراحی ضعیف کاهش یابد و منجر به کاویتاسیون شود.
تشخیص کاویتاسیون در پمپ
کاویتاسیون معمولاً صدایی شبیه به حرکت ساچمه یا شن در پمپ، لولهها یا شیلنگها ایجاد میکند. اثرات بلندمدت کاویتاسیون روی اجزای مختلف، از جمله پروانه پمپ، قابل مشاهده است. برخی از نشانههای معمول کاویتاسیون عبارتند از:
- صدای غیرمعمول
- لرزش
- خرابی آببند یا یاتاقان
- سایش پروانه
- مصرف برق بالاتر از حد معمول
چگونه از کاویتاسیون در پمپ جلوگیری کنیم؟
برای رفع کاویتاسیون، ابتدا باید علت افت فشار مشخص شود. نزدیکتر کردن پمپ به منبع سیال و کاهش تعداد خمها و شیرها اغلب مشکل را برطرف میکند، زیرا هر کدام از این اجزا به افت فشار اضافه میکنند. همچنین، در صورتی که ارتفاع مکش برای حفظ فشار خیلی زیاد باشد، جابجایی پمپ یا منبع سیال به سمت یکدیگر را در نظر بگیرید.
راهحل مؤثر دیگر برای جلوگیری از کاویتاسیون، بزرگ کردن لولههای مکش است. گاهی اوقات، گرفتگی در لولهها یا شیلنگهای نزدیک پمپ رخ میدهد که میتواند باعث کاویتاسیون شود. رفع این گرفتگیها مشکل را حل میکند. برای تمیز کردن لولههای مکش، پاک کردن هرگونه زباله مهم است و باید از برگرداندن زبالهها به سمت منبع سیال خودداری کرد.
رعایت دستورالعملهای عملکردی که سازنده پمپ ارائه میدهد، ضروری است. منحنیهای پمپ اطلاعاتی درباره ارتفاع مکش مثبت خالص مورد نیاز پمپ ارائه میدهند؛ بنابراین، بررسی منحنی عملکرد پمپ برای اطمینان از داشتن مشخصات مناسب برای کاربرد شما، بسیار مهم است. این کار میتواند به جلوگیری از کاویتاسیون و تضمین عملکرد بهینه پمپ کمک کند.
انتخاب پمپ مناسب
انتخاب پمپ مناسب برای کار، برای جلوگیری از کاویتاسیون بسیار مهم است. کاویتاسیون با کاهش ارتفاع پمپاژ یا افزایش ظرفیت، بیشتر میشود. بنابراین، موثرترین راهکار اولیه، انتخاب پمپ مناسب برای اطمینان از اینکه NPSHa بالاتر از NPSHr باقی میماند و حاشیهی امنی ایجاد میکند، است.
فشار مثبت خالص مکش در دسترس (NPSHa) در ورودی پمپ به عوامل مختلفی مانند فشار اتمسفر، سرعت جریان و افت فشار ناشی از اصطکاک در لوله مکش بستگی دارد. بهطور کلی باید اطمینان حاصل کرد که فشار در ورودی پمپ حداقل 10 درصد بیشتر از فشار مثبت خالص مکش مورد نیاز پمپ (NPSHr) باشد. برای مثال، اگر NPSHr برابر با 10 فوت باشد، NPSHa باید حداقل 11 فوت باشد.
چگونه ارتفاع مکش را افزایش دهیم؟
- سطح مایع مخزن را بالا ببرید و حفظ کنید.
- مخزن ذخیره را بالا ببرید.
- با اجتناب از اتصالات اضافی و استفاده از لولههایی با قطر مناسب، تلفات ناشی از لولهکشی را به حداقل برسانید.
- قطعات خراب یا آسیبدیده را تعویض کنید.
- لایروبی لولهها از مواد جامد.
- آبکش مکندهی شفاف.
- لوله زنگزده را تعویض کنید.
- لولهها را از نظر بیرونزدگی هرگونه مادهی درزگیر بررسی کنید.
نظارت بر کاویتاسیون تخلیه
علل رایج کاویتاسیون تخلیه شامل:
- گرفتگی فیلترها
- گرفتگی لولهها
- طراحی نامناسب لولهکشی
جلوگیری از کاویتاسیون تخلیه
- کاهندهها را تا جای ممکن نزدیک پمپ قرار دهید تا از ایجاد کاویتاسیون در خروجی جلوگیری شود.
- فقط شیرهای کنترل را در سمت خروجی نصب کنید و از نصب آنها در سمت مکش خودداری کنید.
- اطمینان حاصل کنید که هیچ جیبی برای تجمع هوا یا بخار وجود ندارد.
نگهداری روتین پمپ
پس از انتخاب پمپ مناسب، نگهداری منظم بهترین راه برای جلوگیری از کاویتاسیون است. نگهداری مداوم نه تنها عملکرد پمپ را بهبود میبخشد، بلکه عمر آن را نیز طولانیتر میکند. بنابراین، توصیه میشود برای اطمینان از عملکرد بهینه پمپ و جلوگیری از کاویتاسیون، بهطور مرتب از آن نگهداری شود.
- بهطور مرتب فیلترها و صافیها را بررسی کنید تا از تجمع فشار در داخل پمپ به دلیل گرفتگی جلوگیری شود.
- برنامهای برای تعمیر و نگهداری پمپها تنظیم کنید تا سیستم همیشه با حداکثر ظرفیت کار کند.
- کل سیستم پمپ را ارزیابی کنید تا از نرخ جریان بهینه از طریق ارتفاع پمپ و جریان رو به پایین اطمینان حاصل شود.
- منحنی را ارزیابی کنید تا مطمئن شوید دادههای پمپ با فشار مورد نیاز کار و دبی مورد نیاز مطابقت دارد.
- بهطور مرتب تجهیزات سنجش فشار را کنترل کنید.
- لولهها و شلنگها را از نظر ترک خوردگی یا فروریختگی که ممکن است سیستم پمپ را مختل کند، بررسی کنید.
نصب صحیح پمپ
موثرترین راه برای پیشگیری از کاویتاسیون پمپ، انتخاب صحیح پمپ و طراحی سیستم برای اطمینان از فشار و جریان ثابت است. برای دستیابی به این هدف، حفظ هد مکش مثبت خالص موجود (NPSHa) به میزان قابل توجهی بیشتر از هد مکش مثبت خالص مورد نیاز (NPSHr) ضروری است. این کار با در نظر گرفتن چهار متغیر اساسی امکانپذیر است:
- مکان پمپ
- ابعاد لوله مکش، شامل طول و قطر
- ارتفاع مکش، که فاصله عمودی بین منبع آب و ورودی پمپ را نشان میدهد
- افت فشار در سیستم مکش
مکان پمپ
مکش پمپ باید جریان آب یکنواختی دریافت کند تا محل قرارگیری پمپ مناسب باشد. همچنین، شیب مناسب لولههای مکش منتهی به ورودی پمپ ضروری است تا محفظه پمپ همیشه پر از آب باشد. این امر از ایجاد کاویتاسیون جلوگیری کرده و راندمان پمپ را به حداکثر میرساند.
برای رسیدن به حداکثر راندمان، پمپها، بهویژه پمپهای گریز از مرکز، باید جریان سیال آرام و لایهای داشته باشند. هرگونه آشفتگی در جریان سیال، راندمان پمپ را کاهش میدهد. بنابراین، قرار دادن پمپ در نزدیکترین فاصله ممکن به منبع سیال مفید است. این کار تضمین میکند که سیال با جریان یکنواخت و آرام وارد دهانه مکش پمپ میشود و خطر کاویتاسیون را کاهش میدهد.
طول و قطر لوله مکش
برای جریان آرام بهینه، برای هر سانتیمتر قطر مکش پمپ، ۱۲ سانتیمتر لوله مستقیم توصیه میشود. همچنین، اتصال ۵ تا ۱۰ برابر قطر لوله به ورودی پمپ برای حفظ جریان آرام ضروری است. در نهایت، باید از نصب زانوئی، تبدیلها، شیرها یا فیلترها در طول نهایی لوله خودداری کرد. بهعنوان مثال، اتصال مستقیم زانوئی به فلنج پمپ میتواند سیال را به سمت انحنای خارجی زانوئی هدایت کند که منجر به جریان آشفته و کاهش راندمان پمپ میشود.
در طراحی لولهکشی مکش، ضروری است که قطر لوله برابر یا بزرگتر از قطر ورودی پمپ باشد. اگر از لوله بزرگتری استفاده شود، باید با دقت طراحی شود تا از ایجاد آشفتگی و حباب هوا در ورودی جلوگیری شود و قبل از ورودی پمپ، یک تبدیل سایز (ریدوسر) نصب گردد. توصیه میشود که حفظ کنید لوله مکش سرعتهای کمتر از دو متر بر ثانیه، زیرا سرعتهای بالاتر میتوانند اصطکاک و نویز را افزایش دهند.
ارتفاع مکش یا فاصله عمودی بین منبع آب و ورودی پمپ
وقتی منبع آب پایینتر از پمپ قرار دارد، به مکش نیاز است که میتواند بار انرژی پمپ را افزایش داده و آشفتگی را بیشتر کند و در نتیجه NPSHa را کاهش دهد. برای به حداقل رساندن این مشکلات، تا حد امکان نصب پمپ در پایینتر از سطح آب مخزن ذخیره توصیه میشود. علاوه بر این، ضروری است که طراحی لولهکشی با استانداردهای صنعتی از جمله سایز مناسب لوله، شیب و راستا مطابقت داشته باشد.
افت اصطکاک
حرکت سیالات درون لولهها، اصطکاک بین مایع و سطح داخلی لوله را ایجاد میکند که منجر به آشفتگی و کاهش فشار میشود. افت فشار ناشی از اصطکاک تحت تأثیر طول، قطر و نرخ جریان لوله قرار دارد. برای جلوگیری از کاویتاسیون، طراحی لولهکشی باید به گونهای باشد که سرعت جریان ثابت بماند. انسداد لولهها و تغییر سرعت جریان سیال میتواند موجب تغییرات فشار سیال و در نتیجه پدیده کاویتاسیون شود.
استانداردهای طراحی مناسب لولهکشی
برای اطمینان از جریان یکنواخت به سمت ورودی مکش پمپ، حداقل ۱۰ برابر قطر لوله بین مکش پمپ و اولین زانو فاصله بگذارید. برای ایجاد جریان یکنواخت، حداقل ده برابر قطر لوله را در بالادست مکش پمپ در نظر بگیرید. کاهندهها را تا جای ممکن نزدیک به پمپ نصب کنید، ضمن رعایت الزامات مسیر مستقیم. برای بیشتر خطوط مکش پمپ، از کاهندههای غیرمتمرکز با سطح صاف رو به بالا استفاده کنید. از استفاده از زانوئیهای تند پرهیز کنید و در صورت لزوم از زانوئیهای با شعاع انحنا زیاد استفاده کنید تا از ایجاد محدودیت در جریان و آشفتگی جلوگیری شود.
یادداشت پایانی
اگرچه کاویتاسیون کاربردهای مفیدی مانند استریل کردن تجهیزات پزشکی یا تجزیه آلایندهها در سیستمهای آبی دارد، اما بهطور کلی در پمپهای صنعتی در کاربردهای مختلف، این مشکلی نیست. در سیستمهای پردازش، کاویتاسیون باید به هر قیمتی از آن اجتناب شود؛ به همین دلیل، پیشگیری از کاویتاسیون برای جلوگیری از هزینههای اضافی ضروری است.
در فرآیند تعمیر پمپ آب، توجه به پدیده کاویتاسیون و راههای جلوگیری از آن میتواند به بهبود عملکرد و افزایش عمر پمپ کمک کند. با رعایت نکات فوق و انجام تعمیرات منظم، میتوان از بروز مشکلات جدی در سیستمهای پمپاژ جلوگیری کرد.
