Дистанционное зондирование центробежного насоса

Центробежные насосы Центробежные насосы широко используются в промышленном производстве и инженерных системах для перекачки различных жидких сред. Однако в процессе эксплуатации часто возникает явление, существенно влияющее на производительность и срок службы насосов, — кавитация. Кавитация не только снижает КПД центробежных насосов, но и вызывает серьёзные повреждения таких важных компонентов, как рабочие колёса, и может привести к полному выходу оборудования из строя. Поэтому изучение и понимание причин возникновения кавитации в центробежных насосах имеет большое значение для рационального проектирования, правильного монтажа и безопасной эксплуатации насосов. Ниже, Аньхой Шэнши Датанг предоставлю вам подробное введение.1. Основная концепция кавитацииКавитация – это явление, при котором при течении жидкости через рабочее колесо насоса локальное давление падает ниже давления насыщенных паров жидкости при её рабочей температуре, что приводит к частичному испарению жидкости и образованию множества мельчайших пузырьков пара. Когда эти пузырьки переносятся потоком жидкости в область с более высоким давлением, окружающее давление быстро возрастает, что приводит к их мгновенному схлопыванию и конденсации обратно в жидкость. Схлопывание этих пузырьков создаёт интенсивные ударные волны и локальные высокие температуры, которые воздействуют на поверхность рабочего колеса, приводя к усталостной язвенной коррозии или выкрашиванию металла. Это явление кавитации в центробежных насосах.Суть кавитации – результат совместного действия гидродинамики и термодинамики. Основной причиной является неравномерное распределение давления в жидкости. При слишком высокой локальной скорости потока или неоптимальной геометрической конструкции локальное давление падает, запуская циклический процесс испарения и схлопывания пузырьков.2. Основная причина кавитацииОсновная причина кавитации в центробежных насосах заключается в том, что локальное давление жидкости внутри насоса падает ниже давления насыщенных паров жидкости при данной температуре. В центробежном насосе жидкость поступает из всасывающего патрубка во входное отверстие рабочего колеса. По мере постепенного сужения проточного канала скорость жидкости увеличивается, и статическое давление, следовательно, уменьшается. Когда локальное давление падает до давления насыщенных паров жидкости, жидкость начинает испаряться, образуя пузырьки пара. Эти пузырьки переносятся в область высокого давления к середине и выходу рабочего колеса, где они быстро схлопываются под высоким давлением. Высокоэнергетические ударные волны, высвобождаемые при схлопывании пузырьков, вызывают эрозию металла на поверхности рабочего колеса, повышенную вибрацию насоса, повышенный шум и такие проблемы, как снижение расхода и напора.3. Основные факторы, приводящие к кавитацииа. Чрезмерная высота всасывания: Если насос установлен слишком высоко или уровень всасываемой жидкости слишком низкий, давление на стороне всасывания падает. По мере движения жидкости к входу рабочего колеса давление падает ещё больше. Когда давление падает ниже давления насыщенных паров, происходит испарение. Если высота всасывания превышает допустимый NPSH (чистый положительный напор), кавитация неизбежна.б. Чрезмерное сопротивление всасывающей линии: Слишком длинный, слишком узкий всасывающий трубопровод, слишком большое количество колен или частично закрытый клапан приводят к значительным потерям давления на трение и локальным потерям давления. Пониженное давление на всасывающем конце приводит к дальнейшему падению давления на входе в рабочее колесо, что повышает вероятность кавитации. Кроме того, утечка воздуха или ненадлежащее уплотнение во всасывающем трубопроводе могут привести к попаданию газа в жидкость, что усиливает кавитацию.в. Чрезмерно высокая температура жидкости: Повышение температуры жидкости значительно увеличивает давление её насыщенных паров, что делает её более склонной к испарению. Например, давление насыщенных паров воды относительно низкое при комнатной температуре, но существенно возрастает при высоких температурах. Даже если давление всасывания остаётся неизменным, условие испарения может быть выполнено при повышении температуры, что приводит к кавитации.г. Низкое давление на входе или пониженное давление окружающей среды: Когда давление на всасывающем отверстии насоса падает (например, из-за падения уровня жидкости, вакуума в расходной емкости или низкого атмосферного давления окружающей среды (например, на большой высоте)), давление на всасывающем отверстии становится недостаточным, что значительно облегчает испарение жидкости на входе в рабочее колесо.е. Неправильная конструкция или установка насоса: Конструкция насоса напрямую влияет на его кавитационные характеристики. Например, слишком малый диаметр входного отверстия рабочего колеса, необоснованно большой угол наклона передней кромки лопасти или шероховатая поверхность рабочего колеса могут привести к нестабильному потоку жидкости, что приводит к резкому локальному падению давления. Кроме того, несоблюдение требований производителя к требуемому кавитационному запасу жидкости (NPSHr) при монтаже или установка насоса на слишком большой высоте также могут привести к кавитации.е. Ненадлежащие условия эксплуатации: Когда насос работает с расходом, отклоняющимся от расчетного значения, работает в течение длительного времени при низком расходе или при резкой регулировке клапанов, распределение давления жидкости изменяется, что также может вызвать локальное испарение и кавитацию.4. Последствия и опасности кавитацииОпасности кавитации для центробежные насосы проявляются в основном в следующих аспектах:а. Повреждение металлической поверхности: Удары высокого давления, возникающие при схлопывании пузырьков, вызывают точечную эрозию на поверхности рабочего колеса. Длительное развитие этого процесса может привести к усталости материала, выкрашиванию и даже перфорации рабочего колеса.б. Снижение производительности: Кавитация приводит к значительному снижению расхода, напора и эффективности, изменяя характеристические кривые насоса.в. Вибрация и шум: Ударные силы, возникающие вследствие кавитации, вызывают механическую вибрацию и высокочастотный шум, влияющие на стабильную работу оборудования.г. Сокращение срока службы: Длительная работа в условиях кавитации ускоряет механический износ, сокращая срок службы подшипников, уплотнений и рабочего колеса.5. Меры по предотвращению кавитацииДля предотвращения или уменьшения кавитации необходимо принять меры с точки зрения проектирования, монтажа и эксплуатации:а. Выберите разумную высоту установки. для обеспечения достаточного давления на стороне всасывания, благодаря чему доступный NPSH (NPSHa) превышает требуемый NPSH насоса (NPSHr).б) Оптимизировать всасывающий трубопровод. сократив ее длину, уменьшив количество колен, увеличив диаметр трубы, оставив всасывающие клапаны полностью открытыми и не допуская попадания воздуха.в. Контролировать температуру жидкости путем охлаждения или снижения температуры в резервуаре для хранения с целью уменьшения давления насыщенных паров жидкости.г. Увеличить давление на входе, например, путем установки подкачивающего насоса, повышения давления на поверхность жидкости или размещения емкости с жидкостью на большей высоте.е. Улучшить конструкцию рабочего колеса путем использования материалов и геометрий с хорошими антикавитационными свойствами, например, путем добавления индуктора или оптимизации угла входа лопатки.f. Поддерживайте работу насоса вблизи его проектного значения., избегая длительной работы при низких расходах или других ненормальных рабочих условиях.Подводя итог, можно сказать, что возникновение кавитации в центробежных насосах в первую очередь обусловлено слишком низким давлением жидкости на входе в рабочее колесо, ниже давления насыщенных паров, что приводит к испарению и последующему схлопыванию пузырьков. К факторам, приводящим к этому явлению, относятся чрезмерная высота всасывания, чрезмерное сопротивление всасыванию, высокая температура жидкости, низкое давление на входе, а также неправильная конструкция или эксплуатация. Кавитация не только влияет на производительность насоса, но и приводит к серьёзным повреждениям оборудования. Поэтому как при проектировании, так и при эксплуатации необходимо уделять особое внимание предотвращению и контролю кавитации. Рациональная конфигурация системы, оптимизация конструктивных параметров и улучшение условий эксплуатации обеспечивают безопасную и эффективную работу могут быть обеспечены центробежные насосы.