کاویتاسیون

[masi eng 47,044]

تشکیل و ترکیدن حفره های بخار در سیال در اثر عمل دینامیکی ماشین را کاویتاسیون یا همان حفرگی می گویند. حفره ها ممکن است بصورت حباب کیسه های بخار یا مخلوطی از هر دو باشد. کاویتاسیون در محلی ایجاد می شود که فشار مطلق در آنجا مساوی یا کمتر از فشار بخار مایع مورد انتقال باشد. گازهای حل شده در سیال اغلب قبل از تبخیر آزاد می شوند که خود ممکن است باعث حفرگی گردد ولی حفرگی واقعی در اثر تبخیر مایع صورت گیرد.

تازه اگر شرایط حداکثر مجاز عمق مکش برای پمپ فراهم شود کمتر با کاویتاسیون آن مواجه می شویم.

علائم ایجاد حفرگی در پمپ عبارت است از :لرزش و صدای حاصله از ضربات هیدرولیکی و ظهور حباب های بخار و گاز و افت ارتفاع آبدهی راندمان پمپ می باشد. شدت این پدیده با کاهش دوران مطلق در دهه ورودی پمپ افزایش می یابد. هر چه سرعت دوران و دبی جریان پمپ بیشتر باشد سرعت مایع بالاتر بوده و فشار مطلق در دهنه ورودی کمتر خواهد گردید و در نتیجه حفرگی پمپ افزایش خواهد یافت پس دلیل ایجاد حفرگی محدودتی برای دبی جریان و سرعت دوران پمپ بوجود می آورد.

فشار ترکش حباب ها در مجاورت سطوح پره ها ممکن است به اتمسفر برسد و در این صورت در قسمت مکش آنها سایش و خوردگی شدیدی ایجاد می شود. بنابراین اگر جابجائی پمپ برای از بین بردن حفرگی ممکن باشد حداقل کار این است که از مضرات آن بکاهیم.

 

عملكرد پمپهاي سانتريفوژ در حالت بحراني مي تواند موجب اختلال سيستمهاي مربوطه شود. از جمله اين سيستمها نيروگاههاي حرارتي و صنايع پتروشيمي است. در بعضي مواقع تعيين علت دقيق عملكرد ناپايدار پمپ ممكن نيست. جريان توربولان و يا شرايط غير عادي جريان مي تواند موجب لرزشهاي شديد و خارج شدن پمپ از مدار شود. يكي از دلايل اوليه لرزشهاي پمپ سانتريفوژ كاويتاسيون است. در اين حالت در اثر كاهش فشار مايع و تبخير صورت گرفته در سمت مكش پروانه توده هاي حباب توليد و به خروجي پروانه جهت تخليه ارسال مي شوند. در اثر افزايش فشار، حبابهاي توليد شده فشرده مي شوند فشرده شدن حبابها همراه با صدا (مشابه صداي ضربه به بادكنك) و ايجاد لرزش مي شود.

توليد حباب در پروانه وقتي رخ مي دهد كه NPSH موجود مكش پمپ كمتر از NPSH لازم پمپ شود. اين امر مي تواند به علت وجود مانع در مسير مكش، وجود زانوئي در فاصله نزديك ورودي پمپ و يا شرايط غير عادي بهره برداري مي باشد. عواملي مانند افزايش دما و يا كاهش فشار در سمت مكش نيز مي تواند شرايط فوق را ايجاد كند. البته انتخاب پمپ براي سيستمهايي كه در دبي هاي متفاوت و سرعت متغير كار مي كنند بايستي با دقت صورت گيرد تا از پديده كاويتاسيون جلوگيري گردد. با توجه به ملاحظه مراجع مختلف لرزش پمپ ها معلوم شده است يك عامل رايج اين لرزشها پديده كاويتاسيون است و مي تواند مخرب نيز باشد.

چنانچه آب به بخار تبديل شود حجم آن مي تواند تا 50000 برابر افزايش يابد كه موجب تخليه پروانه از آب گردد خسارات پمپ در اثر كاويتاسيون شامل خوردگي پره ها در منطقه ضربه حباب و آسيب ديدگي ياتاقانها باشد.

بعضي نتايج نشان مي دهد، ارتعاشات مربوط به كاويتاسيون در فركانسهاي بالاي 2000 هرتز توليد يك پيك با طيف پهن مي نمايد. گزارش ديگر اثر كاويتاسيون بر فركانس پاساژ پره (تعداد پره ضربدر فركانس دوران محور) را شرح مي دهد و ديگري اثر دامنه ارتعاشي پيك را در سرعت محور نشان مي دهد. البته دليل تفاوت در فركانسهاي فوق كه از طرف متخصصين مختلف پمپ ارائه شده تفاوت در طراحي پمپ، نصب و بهره برداري آن مي باشد. حتي اخيرا" لرزش در اثر كاويتاسيون با ظهورPeak با فركانس 60 % دور روتور در طيف مشاهده شده است كه اين در اثر تشديد فركانس طبيعي پوسته پمپ در اثر برخورد حبابها با آن بوده است. مشخصه ديگر كاويتاسيون تغييرات و نوسان فشار خروجي پمپ است. يك روش سريع جلوگيري ازكاويتاسيون بستن آرام شيرخروجي وكاهش دبي پمپ است تاNPSH لازم كمتر از موجودشود.