La cavitació és un problema comú durant el funcionament de les bombes centrífugues, que pot provocar un augment de la vibració i el soroll de la bomba, una disminució del rendiment i danys greus als components.
Aquest article no explora el coneixement teòric professional de la cavitació, sinó que només intenta utilitzar un llenguatge relativament senzill per proporcionar una introducció detallada a diversos tipus comuns de cavitació a les bombes centrífugues, els perills de la cavitació i les mesures d'ús habitual per millorar la cavitació al lloc.
1. Tipus de cavitació
Des de la ubicació de l'ocurrència, la cavitació es pot dividir en cavitació de la fulla, cavitació del buit, cavitació rugosa, cavitació de la cavitat i cavitació de retorn.
(1) Cavitació foliar
Quan es produeix la cavitació, la formació i l'esclat de bombolles es produeix principalment a la part davantera i posterior de les pales, també coneguda com a cavitació aerodinàmica, que és la forma principal de cavitació a les bombes centrífugues. Quan la bomba està instal·lada massa alta, fins i tot si la bomba està funcionant en condicions de disseny, és probable que hi hagi una àrea de baixa pressió-a la part posterior de l'entrada i sortida de la paleta:
1) Quan la bomba funciona en condicions de gran cabal, la separació del flux i els vòrtexs es produeixen a la vora davantera de les pales, creant una pressió negativa que pot provocar cavitació a la part davantera de les pales.
2) Quan la bomba funciona en condicions de baix cabal, es generen vòrtexs a la part posterior de les pales, creant una zona de baixa-pressió i provocant cavitació a la part posterior de les pales.
(2) Cavitació del buit
Es refereix a la cavitació formada quan el líquid flueix per un canal o buit estret, provocant un augment local de la velocitat del flux i una disminució de la pressió de la pressió de vaporització dels components del flux.
A l'espai entre l'anell resistent al desgast-de la carcassa de la bomba centrífuga i la vora exterior (placa de coberta) de l'impulsor, sota la diferència de pressió (especialment gran diferència de pressió) a banda i banda de l'entrada i sortida de l'impulsor, el líquid del costat de sortida torna a fluir a gran velocitat, provocant caiguda de pressió local i cavitació.
A la petita bretxa entre la vora exterior de les pales de la bomba de flux axial i la carcassa de la bomba, sota l'acció de la diferència de pressió entre la part davantera i posterior de les pales, l'alta velocitat de flux invers del líquid a la bretxa també pot provocar una caiguda de pressió local, donant lloc a cavitació a la vora exterior corresponent de les pales a la carcassa de la bomba, i formant una zona de niu d'abella i la zona exterior de la cavitat i l'impedor.
(3) Cavitació rugosa
La cavitació rugosa es refereix a la generació de vòrtexs aigües avall de les protuberàncies quan el líquid flueix a través de la superfície irregular dels components de flux rugós dins de la carcassa de la bomba, provocant una caiguda de pressió local i provocant cavitació.
Durant la colada i el processament dels components del flux de la bomba, les irregularitats de la superfície, els forats de sorra, els forats d'aire, etc. poden provocar canvis sobtats en l'estat del flux local i provocar cavitació.
(4) Cavitació de la cavitat
La cavitació en una cavitat es refereix a la formació d'una banda de vòrtex espiral a la cambra d'aspiració a l'entrada d'una bomba a causa de les males condicions d'entrada d'aigua o la profunditat d'immersió insuficient. Quan la pressió central del cinturó de vòrtex disminueix a la pressió de vaporització, també es produirà cavitació, acompanyada d'una forta vibració.
(5) Cavitació de reflux
En termes generals, el requisit previ per a la cavitació és NPSHa
Quan el cabal de bombeig és massa baix o la pressió d'entrada és massa alta, es produeix un retorn. Quan el cabal de bombeig és massa baix, es produeix un reflux intern a l'entrada de l'impulsor; Quan la pressió d'entrada de la bomba és massa alta, es produeix un reflux intern a la sortida de l'impulsor. El reflux intern provoca un augment del cabal de líquid fins que la vaporització produeix bombolles, que després es trenquen a una pressió circumdant més alta. Quan es produeix un reflux intern al port d'aspiració, s'emetrà un soroll irregular al voltant del port d'aspiració de la bomba, acompanyat d'un so de detonació d'alta-intensitat.
La cavitació per reflux generalment es pot millorar mitjançant els mètodes següents:
1) Augmenteu el cabal de sortida de la bomba.
2) Instal·leu un bypass entre l'entrada i la sortida de la bomba (aquest mètode és difícil d'acceptar pels clients en aplicacions pràctiques).
3) Optimitzar l'estructura de l'impulsor (reduir l'àrea d'entrada de l'impulsor).
2. Els perills de la cavitació
(1) Degradació del rendiment, danys a la canonada
La cavitació pot reduir significativament el rendiment de la bomba. Normalment, per a les bombes centrífugues, quan la pressió d'entrada cau fins a cert punt, el seu rendiment disminuirà bruscament, que també es coneix com a fractura de cavitació. La cavitació també pot provocar inestabilitat a l'interior del fluid, que pot provocar oscil·lacions en el flux i la pressió. Amb l'ajuda d'aquestes oscil·lacions, pot causar danys a la bomba i a les seves canonades d'entrada i sortida.
(2) Danys greus als components de sobreintensitat de la bomba
La cavitació pot causar danys a la superfície dels components. Quan esclaten les bombolles, el líquid circumdant genera una pressió d'impacte extremadament alta (pressió màxima) de fins a 49 MPa. Quan la força hidràulica de la cavitació supera la capacitat del material per resistir aquest impacte, pot provocar una fallada local per fatiga del material de la paret i el despreniment del material superficial. La cavitació es produeix simultàniament amb la corrosió química i electroquímica. La mida de les fosses generades per la corrosió i la deformació plàstica dels materials en l'etapa inicial de la cavitació és d'uns 10 μ m a 50 μ m, especialment per a alguns materials amb poca resistència a la corrosió, que poden presentar estructures tipus bresca sota cavitació a llarg termini.
(3) Generar vibració i soroll
En el moment en què la bombolla es condensa, s'encongeix i es trenca, el líquid al voltant de la bombolla omple el buit a gran velocitat (format per la condensació i ruptura de la bombolla), generant pulsacions de pressió i, per tant, excitant vibracions i sorolls. La freqüència del soroll de cavitació és generalment entre 10 kHz i 100 kHz, mentre que la freqüència del soroll de cavitació causat pel reflux i la pulsació de pressió és d'uns pocs centenars de Hz, cosa que fa que l'oïda humana sigui especialment sensible. Al mateix temps, la cavitació també pot estimular la vibració, i la freqüència principal de vibració generada per la cavitació és generalment al voltant d'1 kHz.
La cavitació no només es caracteritza per alts nivells de soroll, sinó també per indicadors de vibració, com ara una rigidesa insuficient de la base de la bomba i un suport pobre de la canonada, que pot causar ressonància estructural; Després de la instal·lació de la bomba, la base s'omple de formigó i la rigidesa del suport de la canonada és suficient, que generalment no provoca fenòmens de vibració forts. Tanmateix, a través de la mesura de vibracions al cos de la bomba, el component d'alta -freqüència de la freqüència de vibració generada per la cavitació és dominant i el valor d'acceleració de la vibració és superior al desplaçament de la vibració i la velocitat de la vibració.
3. Mesures comunes per millorar el rendiment de la cavitació
(1) Mesures per millorar el rendiment anticavitació de les bombes centrífugues
1) Millorar el disseny del port d'aspiració de la bomba
Mitjançant la mòlta de l'impulsor, es pot augmentar l'àrea de flux;
Augmenteu el radi de curvatura de la secció d'entrada de la placa de coberta de l'impulsor per reduir l'acceleració ràpida i la caiguda de pressió del flux de líquid;
Reduïu el gruix de l'entrada de la fulla de manera adequada i arrodoniu l'entrada de la fulla (poliu el cap de la fulla, afileu-lo per reduir la pèrdua d'impacte de l'entrada i reduir la sensibilitat de l'angle d'entrada, i el marge de cavitació necessari es pot reduir en uns 0,5 metres), fent-lo a prop d'una forma aerodinàmica i també reduint l'acceleració i la caiguda de pressió al voltant de la fulla;
Millorar la suavitat de la superfície de l'impulsor i l'entrada de la paleta per reduir la pèrdua de resistència;
Esteneu la vora d'entrada de la paleta cap a l'entrada de l'impulsor per permetre que el flux de líquid rebi treball amb antelació i augmenti la pressió.
2) Afegiu una roda d'inducció davantera
Feu que el flux de líquid funcioni amb antelació a la roda d'inducció davantera per augmentar la pressió del flux de líquid (aquest esquema requereix canvis estructurals i recalibració de diversos paràmetres de disseny).
3) Adopció de doble impulsor de succió
Augmenteu l'àrea d'entrada de l'impulsor i reduïu el cabal de líquid d'entrada (disminució del cabal i augment de pressió).
4) Utilitzant un angle d'atac positiu una mica més gran
Per augmentar l'angle d'entrada de la fulla, reduïu la flexió a l'entrada de la fulla, minimitzeu l'obstrucció de la fulla i, per tant, augmenteu l'àrea d'entrada;
Millorar les condicions de treball en condicions de cabal alt per reduir les pèrdues de cabal. Però l'angle positiu d'atac no hauria de ser massa gran, en cas contrari afectarà l'eficiència.
5) Ús d'una bomba-de baixa velocitat
Com més baixa sigui la velocitat de rotació, més petit serà el NPSHr.
6) Ús de materials anti cavitació
La pràctica ha demostrat que com més gran sigui la força, la duresa i la tenacitat d'un material, millor serà la seva estabilitat química i més forta serà la seva resistència a la cavitació.
(2) Mesures per augmentar la capacitat de cavitació del dispositiu
1) Augmenteu la pressió del nivell de líquid al dipòsit d'emmagatzematge abans de la bomba per millorar la dotació efectiva de cavitació.
2) Reduïu l'alçada d'instal·lació de la bomba al dispositiu d'aspiració, especialment quan transporteu aigua calenta com a mitjà, i tingueu en compte la relació entre l'alçada d'aspiració i la temperatura mitjana.
3) Substituïu el dispositiu d'aspiració per un dispositiu de retorn.
4) Reduir la pèrdua de cabal a la canonada d'aspiració abans de la bomba. Si és possible, escurceu la canonada dins del rang requerit, utilitzeu el diàmetre adequat de la canonada d'aspiració i l'àrea de filtració del filtre (si n'hi ha) per reduir el cabal a la canonada, reduir el nombre de corbes i vàlvules i augmentar l'obertura de la vàlvula tant com sigui possible.
5) Si la cavitació del buit és severa, es pot adoptar el mètode de perforació de forats d'equilibri a l'impulsor per reduir el cabal de fuites i alleujar el grau de cavitació. Els forats d'equilibri de les pales tenen un efecte destructiu i interferent sobre el flux de líquid injectat a l'entrada de l'impulsor. L'àrea dels forats d'equilibri no ha de ser inferior a 5 vegades l'àrea lliure de l'anell de segellat per reduir el cabal de fuites, reduint així l'impacte sobre el flux de líquid principal i millorant la capacitat anti cavitació de la bomba.
6) L'experiència ha demostrat que a partir del mecanisme de cavitació, complementar una quantitat adequada de gas al port d'aspiració pot alterar les condicions perquè es produeixi la cavitació. Tanmateix, l'ús de la reposició d'aire per evitar la cavitació de la bomba és molt tècnic, i només amb el volum, la ubicació i el mètode de reposició d'aire adequats es poden aconseguir bons resultats. En cas contrari, provocarà una disminució significativa del cabal, la capçalera i l'eficiència de la bomba, i fins i tot provocarà una interrupció del flux i conseqüències adverses durant el funcionament.
Tenint en compte la dificultat de controlar la quantitat adequada de subministrament d'aire i la mesura precisa, combinada amb la pràctica de l'autor, es recomana utilitzar una vàlvula d'agulla que pugui ajustar el cabal de la vàlvula de subministrament d'aire. Durant l'ajust al lloc-, el soroll de cavitació es pot utilitzar per distingir: ajusteu el volum d'admissió a través de la vàlvula d'agulla fins que es redueixi al mínim el soroll de cavitació (alguns sistemes poden eliminar completament el soroll, però alguns sistemes només poden reduir el soroll de cavitació, no eliminar-lo del tot), a continuació, ajusteu una mica la vàlvula d'agulla per reduir el volum d'admissió, observeu el funcionament durant un període de temps i no s'obrin les condicions de funcionament especificades fins que no s'obrin les condicions de funcionament especificades. vàlvula d'agulla. Aquest mètode no hauria de baixar mai el so al nivell més baix! Si la pressió d'entrada és positiva quan la bomba deixa de funcionar, s'ha d'instal·lar una vàlvula de retenció per evitar fuites.
7) La investigació ha trobat que quan el medi conté gasos volàtils i partícules sòlides com la sorra, el rendiment de cavitació de la bomba disminuirà. Per garantir que la bomba no experimenti cavitació, l'alçada d'aspiració de la bomba s'ha de reduir almenys 4,2 metres des de l'alçada calculada de l'aigua neta. Això val la pena prestar atenció a la indústria municipal.
