پدیده کاویتاسیون چیست؟

این پدیده یک مشکل رایج در پمپ های گریز از مرکز یا سانتریفیوژ میباشد. در صورتی که صداهای عجیبی از پمپ به گوش برسد، به احتمال قوی مشکل از کاویتاسیون است. در ادامه پدیده کاویتاسیون و راه های جلوگیری از این پدیده در پمپ ها را برسی میکنیم.

پدیده کاویتاسیون

این پدیده به معنای تجمع و تشکیل حباب ها در اطراف پروانه پمپ میباشد. کاویتاسیون در سیالات با هر ویسکوزیته ای که درون پمپ حرکت میکنند، اتفاق می افتد. زمانی که هر کدام از این حباب های کوچک تشکیل شده در سیال بترکد، در داخل مایع یک موج با انرژی بالا ایجاد میشود. برای این که بهتر متوجه شوید، تصور کنید سنگی به داخل حوضی پرتاب میشود. امواج دایره ای که در اثر پرتاب سنگ به وجود می آیند مثل ترکیدن حباب های کاویتاسیون است.

زمانی که تعداد زیادی حباب در پمپ بترکد، امواج ضربه ای ایجاد میشود. پروانه و بقیه قسمت های پمپ در اثر برخود این امواج، به مرور زمان به فرسایش دچار میشوند. صدای حاصل از برخورد حباب ها به قسمت های فلزی و ترکیدن آنها درون پمپ به صدای سنگ تراشی شبیه است.

علت کاویتاسیون

برای کاویتاسیون در پمپ دلایل زیادی وجود دارد که از مهمترین آنها میتوان به خرابی پروانه، کاهش جریان و لرزش شدید، اگر جریان برق بالاتر از نیاز پمپ باشد، دمای زیاد، سرعت سیال زیاد شود و جریان سیال شرایط نامطلوبی به خاطر ایجاد موانع، فشار اعمالی یا کاهش جریان اشاره کرد.

انواع کاویتاسیون در پمپ

در پمپ پنج نوع مختلف کاویتاسیون وجود دارد. اگر انواع کاویتاسیون در پمپ را درک کنید، بهتر میتوانید از بروز آنها جلوگیری کنید. در ادامه به برسی انواع مختلف کاویتاسیون در پمپ میپردازیم.

کاویتاسیون تبخیری

این پدیده رایج ترین نوع در پمپ ها میباشد که به کاویتاسیون معمولی یا کاویتاسیون NPSHa هم معروف است. به مقدار مطلق مکش مثبت در سیستم پمپ NPSHa میگویند. این نوع زمانی اتفاق می افتد که سانتریفیوژ به مایعی که از چشم پروانه رد میشود، سرعت ببخشد. در صورتی که پروانه به خوبی کار نکند، ممکن است مقداری از مایع جوشیده و تبخیر شود و امواج ضربه ای کوچکی به وجود بیاورد. برای جلوگیری از این نوع کاویتاسیون باید مقدار NPSHa را بالا تر از مقدار مطلق مکش مثبت مورد نیاز برای کارکرد مناسب پمپ که توسط شرکت سازنده در دسترس است، قرار دهیم.

کاویتاسیون گردابی

اگر بخش هایی از سیستم مثل زانویی ها، فیلترها، دریچه ها، لوله ها و… برای حجم یا نوع سیالی که پمپ میشود مناسب نباشد، جریان های گردابی درست میشود. یعنی اختلاف فشار در همه قسمت های پمپ به وجود می آید. با گذشت زمان این تلاطم فرسایش قطعات را به همراه می آورد.

سندروم پره

زمانی این نوع کاویتاسیون رخ میدهد که پروانه استفاده شده، قطر خیلی زیادی داشته باشد یا محفظه پوشش خیلی ضخیمی داشته باشد. در ادامه فضای که سیال برای حرکت نیاز دارد کاهش پیدا کرده و سرعت در مایع زیاد میشود. این سرعت زیاد مایع را گرم کرده و باعث ایجاد حباب های کاویتاسیون میشود.

کاویتاسیون تخلیه یا گردش مجدد داخلی

این کاویتاسیون وقتی اتفاق می افتد که نیروی خروجی پمپ خیلی زیاد باشد. با توجه به زیاد بودن فشار خروجی، جریان سیال سخت از پمپ خارج میشود. به این ترتیب سیال درون پمپ بین پروانه و محفظه با سرعت زیاد جریان یافته و با ایجاد خلا در تقسیم کننده محفظه، حباب تشکیل میشود. ترکیدن حباب ها در این نوع کاویتاسیون، امواج ضربه ای قوی ایجاد کرده که به محفظه پمپ و نوک پروانه برخورد میکنند. در نتیجه ممکن است شفت پروانه بشکند یا برگشت بخورد.

از دلایل بروز این نوع کاویتاسیون میتوان به بسته شدن لوله ها در سمت خروج، صافی ها و فیلترهای گرفته، مشکلات لوله کشی و کار کردن پمپ دقیقا روی منحنی پمپ اشاره کرد.

کاویتاسیون مکش هوا

از دیگر شکل های رایج کاویتاسیون در پمپ، پدیده کاویتاسیون مکش هوا است. بعضی مواقع هوا به وسیله دریچه های خراب یا بقیه نقاط به داخل پمپ مکیده شده و این شرایط باعث ایجاد فشار کم یا خلا زیاد در پمپ میشود. زمانی که پمپ جریان مایع کافی دریافت نکند، در چشم پروانه پمپ حباب هایی ایجاد میشود. زمانی که حباب ها به سطح خروجی پمپ برسند، شرایط سیال تغییر خواهد کرد. در جهت سیال میزان حباب کاهش یافته، در نتیجه حباب ها در مجاورت صفحه پروانه میترکند.

پروانه ای که به خاطر کاویتاسیون مکش آب آسیب ببیند به تیکه های کوچک و بزرگی تقسیم شده و ظاهری اسفنجی دارد. از دلایل بروز این نوع کاویتاسیون میتوان به گرفتگی صافی ها و فیلترها، بسته بودن داخل لوله، مکش ضعیف و مشکلات لوله کشی اشاره کرد.

نشانه های کاویتاسیون

هنگامی که مشکل ساختار یا مکانیکی در پمپ بروز کند، باید به بازبینی عملکرد پمپ بپردازیم. برسی نشانه های اولیه کاویتاسیون خیلی ضروری است. علایمی مثل سر و صدا، کم شدن جریان خروجی، خراب شدن یاتاقان یا آب بندی، ارتعاشات ناگهانی، انرژی مصرفی ناگهان افزایش پیدا کند یا در صورتی که با فرسایش پروانه تخریب تدریجی صورت گیرد را میتوان نشان دهنده کاویتاسیون در پمپ در نظر گرفت.

مطالعه بیشتر : بهترین پمپ آب خانگی

جلوگیری از کاویتاسیون در پمپ

برای این که از کاویتاسیون پمپ پیشگیری کنید، نیاز است که بازرسی های منظمی از پمپ داشته باشید و موارد زیر را اجرا کنید.

پیشگیری از کاویتاسیون تبخیری

برای این کار میتوانید سرعت موتور را کاهش دهید یا یک القا کنند پروانه نصب کنید، به سیستم پمپ یک بوستر پمپ اضافه کنید، کاهش دادن دما پمپ، سیال و سایر اجزا، افزایش سطح مایع در اطراف ناحیه مکش یا این که قطر چشم پروانه را افزایش دهید.

پیشگیری از کاویتاسیون آشفتگی

به ارزیابی همه اجزا بپردازید تا اطمینان حاصل کنید که فشار جریان، توان تحمل حجم و خواص سیال را دارد. در صورت نیاز باید به تعویض قطعات بپردازید. همچنین باید از دستورالعمل های سازندگان پمپ هم پیروی کنید تا فشار زیادی به سیستم پمپ وارد نشده و از کار نیفتد. اندازه خط مکش پمپ را برای کاهش تلاطم زیاد کنید.

پیشگیری از کاویتاسیون سندروم پره

جلوگیری کردن از کاویتاسیون سندورم پره زیاد سخت نیست. کافی است از فضای خالی بین پروانه و محفظه اطمینان حاصل کنید که ۴ درصد با قطر پروانه فاصله داشته باشد. هرچه این مقدار کمتر باشد. کاویتاسیون به احتمال بیشتری اتفاق می افتد.

پیشگیری از کاویتاسیون گردش مجدد داخلی

برای این کار دریچه تخلیه پمپ را باز کرد و از نظر وجود هرگونه انسداد برسی اش کنید. بعد فیلتر پایین را باز کرده و از هرگونه تجمع زباله آن را تمیز کنید. همچنین از نصب درست شیر چک هم اطمینان حاصل کنید. از اشتباهات رایج هنگام نصب این شیر، به عقب نصب شدن آن است. از باز بودن شیر تخلیه هم مطمئن شوید. به ارزیابی فشار در خط تخلیه بپردازید. در صورتی که در فشار هد مشکلی وجود داشت، ممکن است به خاطر مناسب نبودن هدر باشد و باید به تعویض آن اقدام کنید.

پیشگیری از کاویتاسیون مکش هوا

جلوگیری از این نوع کاویتاسیون کمی سخت تر است. چرا که کوچک ترین هوای مکیده شده به داخل سیستم باعث به وجود آمدن این کاویتاسیون میشود. توصیه میکنم که در هنگام نصب، برسی کنید که همه اتصالات به خوبی آب بندی شده باشند. باید به برسی منظم واشرهای اتصال در هر لوله مکش بپردازید تا از سالم بودن آنها مطمئن شوید. همچنین همه لوله ها باید سالم باشند و ترک یا نشانه ای از فرسایش نداشته باشند. علاوه بر اتصالات، باید دریچه ها و هر ناحیه ای که احتمال شکستگی دارد را برسی کنید و هر خرابی که دیدید، سریعا آن را تعویض کنید.

مطالعه بیشتر : پمپ شناور

حرف آخر

با به کارگری مواردی که گفته شد میتوانید از کاویتاسیون در پمپ ها جلوگیری کنید. با این کار راندمان و طول عمر پمپ زیاد میشود. پیگیری از کاویتاسیون خیلی راحت تر از جایگزین کردن یا تعمیر پمپ است. همچنین توصیه میکنیم به این موارد هم در زمان برسی پمپ ها توجه داشته باشید که صافی ها و فیلتر ها را به صورت منظم برسی کنید. اگر فیلتر ها یا صافی ها گرفته باشند، جریان مکش مسدود شده و نابرابری نیرو در پمپ ایجاد میشود. به وسیله یک دبی سنج و فشار سنج، روی عملکرد پمپ ها نظارت کنید تا در بهترین حالت کار کنند. با برسی لوله کشی میتوانید از سال بودن مسیر جریان سیال از پمپ به سمت بیرون اطمینان حاصل کنید.