Kavitáció: A Szivattyúk Rejtett Ellensége

A kavitáció komoly problémákat okozhat a szivattyúkban és a csőrendszerekben. Alábbiakban részletesen megvizsgáljuk a kavitáció jelenségét, annak hatásait és a megelőzését szolgáló lehetőségeket.

Mi az a kavitáció?

A kavitáció egy összetett hidrodinamikai jelenség, amely akkor következik be, amikor egy folyadék lokális nyomása a folyadék gőznyomása alá csökken, ekkor buborékok képződnek, azaz a közeg folyadék fázisból gáz fázisba megy át. Ez a jelenség leggyakrabban gyors áramlási sebességű területeken fordul elő, mint például a szivattyú járókereke közelében.

A buborékok képződése során a folyadék gőzfázisba lép, ami később, amikor ezek a buborékok magasabb nyomású területekre érnek, hirtelen összeroppannak. Az összeroppanás pillanatában mikro-lökéshullámok keletkeznek, amelyek jelentős roncsoló hatással vannak a környező szilárd felületekre.

Ezek a mikro-lökéshullámok olyan erőhatásokat fejtenek ki, amelyek károsítják a szivattyú hidraulikus elemeit, különösen a járókereket és a szivattyúházat, ahol a leggyakrabban előfordul a kavitációs jelenség.

Hatások és következmények

A kavitáció következtében fellépő mikrorobbanások jelentős károkat okozhatnak a szivattyúban. A járókerék lapátjai és a szivattyúház, amelyek a legnagyobb terhelésnek vannak kitéve és legnagyobb a közeg kerületi sebessége, különösen érzékenyek a kavitáció okozta károsodásra. Tipikus kavitációsnyomoknak sok mikrobuborék alakú robbanásnyomokat tartjuk, amelyek alapján könnyen azonosítható a jelenség.  Az mechanikus károsodás/kopás mellett a kavitáció súlyos zajt és vibrációt is okoz, ami nemcsak a hidraulikus elemekre, de a szivattyú tengelyére és ezáltal a csapágyazásra is folyamatos terhelést jelent, előidézve az idő előtti meghibásodást.

A kavitáció eredményeként kialakuló zaj és vibráció további problémákhoz vezethet, például a csövek és csatlakozások meglazulásához, talpas könyök telepítési rendszereknél a könyök és a szivattyú nyomócsonk felületén fellépő kopáshoz, tömítési problémákhoz és a rendszer egészének csökkent hatékonyságához. Az állandó vibráció növeli a karbantartási költségeket, és csökkenti a szivattyú élettartamát.

A kavitáció hosszú távon jelentős hatással lehet a szivattyú teljesítményére is. A járókerék és más illesztett hidraulikus elemek kopása csökkenti a szivattyú szállítási hatékonyságát, ezáltal a javítási költségeken felül növeli az energiafogyasztást is.

Kavitáció elkerülése

A kavitáció megelőzése érdekében elengedhetetlen a szivattyúrendszerek alapos tervezése és karbantartása. Az alábbiakban részletesen ismertetjük a kavitáció megelőzésének kulcsfontosságú lépéseit:

1. Megfelelő szivattyú kiválasztása: A szivattyú kiválasztásakor figyelembe kell venni az adott alkalmazás sajátosságait, mint például a szállítandó közeg jellemzőit, az üzemi nyomásokat, emelőmagasságokat, szállítási sebességet, csőveszteségeket, önfelszívó rendszer esetén a szívásmélységet, NPSH görbét és hőmérsékleteket. Olyan szivattyút kell választani, amely képes megfelelően kezelni ezeket a feltételeket.
2. Csővezetékek és alkatrészek megfelelő méretezése: A csővezetékek átmérőjének és hosszának helyes megválasztása alapvető fontosságú a kavitáció elkerülésében. A túl keskeny vagy hosszú csövek növelhetik a folyadék sebességét és csökkenthetik a nyomást, ami kavitációt okozhat.
3. Folyadékáramlás optimalizálása: A folyadékáramlás optimalizálása érdekében kerülni kell az kis rádiuszú könyököket, íveket, szűkületeket és egyéb akadályokat a rendszerben. Ezek a területek nyomásesést okozhatnak, amely elősegíti a kavitáció kialakulását.
4. Karbantartás és ellenőrzés: A rendszeres karbantartás és ellenőrzés elengedhetetlen a kavitáció megelőzésében. A szűrők tisztítása, a csövek és alkatrészek állapotának folyamatos ellenőrzése segít a problémák korai felismerésében és a megfelelő intézkedések megtételében.
5. Negatív nyomású zónák elkerülése: A negatív nyomású zónák kialakulásának elkerülése érdekében fontos a folyadékáramlás folyamatos fenntartása. Ez magában foglalja a szivattyú megfelelő üzemeltetését (például egy adott frekvencia alá nem csökkenhet a szivattyú fordulatszáma), a rendszer optimalizálását és az esetleges nyomáscsökkenések elkerülését.

Összefoglalás

A kavitáció komoly károkat okozhat a szivattyúkban és a teljes csőhálózatban, ezért kiemelten fontos a pontos kiválasztás, tervezés és karbantartás. A feladatra megfelelő szivattyú kiválasztásában és veszteségméretezésben keressenek minket a kapcsolat fülön található elérhetőségeinken.