Кавитация насоса: причины явления и способы устранения

Номинальный расчетный срок службы водяных насосов на сегодня составляет 25-30 лет активного применения. Но проблемой является то, что по факту они не служат так продолжительно. Отдельные же элементы гидронасосов нуждаются в более частой замене – прежде всего, по причине отсутствия регулярного обслуживания и своевременного ремонта. Кроме того, одним из главных врагов перекачивающей техники кавитация.

Что же такое кавитация насоса простыми словами? Это явление возникновения пузырьков воздуха или иного растворенного в рабочей среде газа с их последующим схлопыванием. Такой эффект возникает внутри рабочей полости насосного аппарата при давлении, величина которого на всасывающем патрубке становится ниже давления насыщенных паров перекачиваемой среды. То есть, по факту возникает закипание рабочей жидкости с образованием газовых пустот. Далее под воздействие центробежной силы эта смесь оказывается в зоне нагнетания с высоким давлением, что приводит к разрушению пузырьков и образованию множественных гидравлических ударов.

Кавитационный процесс имеет три выраженные стадии:

• Начальная, на которой области образования пузырьков еще не наблюдается ввиду их незначительного размера;
• Развитая.Объем каверн уже значителен и наблюдается визуально;
• Суперкавитация. Рабочее колесо насоса либо другой обтекаемый средой элемент полностью находится в зоне каверны.

Какие признаки указывают на то, что в выбранном режиме работы гидронасос подвергается воздействию этого негативного эффекта? Таковых три:

1. Слышимый шум и вибрация при работе аппарата. Как правило, громкость непосредственно связана с числом схлопывающихся газовых пузырьков. В крупных магистралях сила этого схлопывания может достигать величины 10 000 кг/см2.
2. Нарушение равномерности подачи рабочей среды. Если она осуществляется скачкообразно, имеет место кавитационный эффект.
3. Визуальное наблюдение. Такое возможно при оснащении насосного аппарата наблюдательным стеклом либо прозрачным корпусом.

Как уже упоминалось, явление кавитации в насосах за счет разрушительного воздействия ощутимо сокращает срок его службы. Причем чем крупнее габариты перекачивающего оборудования, тем сильнее вибрация и шум как следствие указанного эффекта. Кроме размеров на них влияет скорость транспортировки жидкости – чем она выше, тем больше кавитационная каверна в сечении трубопровода вплоть до полного прекращения подачи жидкости.

Ввиду внушительного воздействия постепенно происходит разрушение сплавов, из которых выполнены элементы гидронасоса. Такое явление называется кавитационный износ или питтинг. Не следует путать его проявления с коррозионным или эрозийным разрушением конструктивных узлов, потому как природа таких явлений различна. Хотя сочетание подобных эффектов – ржавления, кавитации и содержания твердых частиц в среде – нередко носит комплексный эффект и еще быстрее приводит оборудование в негодность.

К сожалению, полностью устранить негативное воздействие этого эффекта на насосную технику невозможно, но можно его минимизировать рядом способов.

Так, в частности, стоит ограничить соответствующими настройками агрегата максимальное значение подачи, после которого наличие процесса является заметным. Также свое влияние оказывает и взаимное положение по уровню гидронасоса и источника жидкости. Кроме того, настоятельно рекомендуется проводить обслуживание фильтров и трубопроводов после выходного патрубка агрегата на регулярной основе. Скопившиеся там отложения, сужающие диаметр сечения трубы, могут стать причиной кавитационных проявлений.

Нередко их причинами в уже эксплуатируемом гидравлическом контуре также являются:

• Изменение конфигурации трубопровода, приводящие к росту гидравлического сопротивления;
• Увеличение скорости вращения импеллера насоса;
• Рост температуры рабочей среды, вызывающей более активное газообразование;
• Изменение свойств жидкости.

Что можно дополнительно предпринять, чтобы повысить защищенность оборудования от разрушения кавитацией? Таких мер несколько:

• По возможности опустить гидронасос к поверхности транспортируемой жидкости для роста давления на входе;
• Заменить входящий трубопровод, снизив его протяженность и увеличив диаметр;
• Снизить сопротивление на входящем трубопроводе;
• Снизить скорость вращения приводного вала, если это не приводит к ощутимому уменьшению напора и производительности;
• Установка агрегата на оптимальной высоте, рассчитанной на базе указанных в его паспорте параметров.

В каталоге нашей компании представлен спектр насосных аппаратов различного типа, которые отличаются малым кавитационным запасом – то есть, энергией, необходимой для проталкивания жидкости в насос. Таковыми показателями отличаются, к примеру, винтовые погружные насосы Netzsch NEMO BT, центробежные Flowserve MSH, Flowserve MSM и MSL, KSB Etaprime L, KSB Movitec, Sulzer OHHL и Sulzer OHV, шестеренчатые Sulzer BBS и CD и ряд других моделей.

Кроме того, в каталоге есть трубопроводная арматура, которая снижает уровень кавитации в системе – например, воздухооотводчики Гранрег КАТ55 и Гранрег КАТ50.1. Ознакомиться с ними можно на соответствующих страницах каталога, а уточнить необходимую информацию по приобретению можно по итогам обращения к менеджерам компании.