Jak zjistit kavitaci čerpadla
Čerpadla jsou jádrem většiny průmyslových procesů a druhým nejběžnějším strojem na světě (po elektromotoru). Protože jsou tak běžná, jsou čerpadla často přehlížena jako potenciální zdroj zvýšené produktivity nebo příčina nadměrných nákladů, pokud nejsou správně provozována.
Jako u každého stroje mohou nastat určité problémy. Častým problémem v čerpacích systémech je kavitace čerpadel. Kavitace čerpadla způsobuje řadu problémů včetně nadměrného hluku, vibrací a spotřeby energie, nemluvě o vážném poškození samotného čerpadla.
Co způsobuje kavitaci čerpadla?
Představte si, že přiskřípnete hadici na vodu a voda vyteče rychleji, ale je provzdušněná a rozprostřená. To se děje s kavitací čerpadla. Je to fyzikální jev, ke kterému dochází, když tlak přiváděné kapaliny klesne pod tlak par kapaliny. Snížení tlaku je typicky způsobeno zvýšenou rychlostí tekutiny. Když tlak kapaliny na zadní straně lopatky oběžného kola (naproti sání čerpadla) klesne pod bod odpařování kapaliny, začnou se tvořit bublinky páry. Jak bubliny/dutiny putují na výtlačnou stranu čerpadla a pohybují se do oblasti vysokého tlaku, dutiny implodují. Implodace nebo kolaps těchto bublin vyvolává uvnitř čerpadla intenzivní rázové vlny, které způsobují poškození oběžného kola, vibrace a nadměrný hluk.
Tyto rázové vlny mohou způsobit mechanické poškození oběžného kola a čerpadla, přičemž v průběhu času pouze narůstají a vedou k potenciálnímu selhání čerpadla. Faktory, které ovlivňují stupeň stlačení bublinek páry, jsou rychlost a tvar oběžného kola.
Při manipulaci s kapalinami o vyšších teplotách se riziko tohoto výskytu zvyšuje v důsledku zvýšeného tlaku par.
Jaký je rozdíl mezi mrtvou hlavou a kavitací?
Kavitace čerpadla a mrtvá hlava jsou podobné pojmy, ale zdaleka ne stejné.
Když čerpadlo pracuje bez průtoku čerpadlem v důsledku uzavřeného výtlačného ventilu nebo ucpání potrubí, došlo k mrtvé výšce. Čerpadlo recirkuluje stejnou vodu, což způsobuje, že teplota vody neustále stoupá. Pokud čerpadlo běží příliš dlouho v bezhlavém stavu, nadměrné zahřívání může poškodit drahá těsnění a zkrátit životnost čerpadla.
Mrtvý kurz v odstředivém čerpadle může vést k explozi v důsledku energie vložené do kapaliny v čerpadle. Přetlak hydrauliky a případné chemické reakce v čerpadle mohou být způsobeny i přetlakem. Stejné výsledky může způsobit provoz čerpadla nasucho po delší dobu, což může vést ke kavitaci.
Mrtvá výška znamená, že výtokový ventil je otevřený, takže čerpadlo pokračuje v cirkulaci stejné kapaliny znovu a znovu, což může poškodit motor čerpadla, protože kapalina se může příliš zahřát. Ochrana proti nízkému výkonu bude fungovat, aby detekovala tento stav a vypne, aby ochránila motor.
Kavitace je podobná v tom, že ji nízkovýkonová ochrana detekuje a vypne a ochrání také motor. Tato podmínka však znamená, že čerpadlo běží nasucho a není zde žádná kapalina, kterou by mohla čerpat. To také způsobí přehřátí motoru.
Jak zjistit, zda čerpadlo kavituje
Když se zabýváte kavitací čerpadla, uvědomte si, že jsou k dispozici technologie a techniky pro detekci, monitorování a prevenci kavitace čerpadla.
Kavitační poškození může zkrátit životnost oběžného kola čerpadla, mechanických ucpávek, ložisek a případně dalších součástí čerpadla. Jinými slovy, zkrátí střední dobu mezi poruchami (MTBF), což zvýší náklady na údržbu a prostoje čerpadla.
Nejběžnějším způsobem identifikace kavitace čerpadla je zvuk nebo vibrace. Když k tomu dojde, je slyšet zvuk podobný praskání. V důsledku praskání bublin páry dochází ke zvýšeným vibracím čerpadla, které lze také pozorovat.
Dalšími způsoby, jak identifikovat kavitaci čerpadla, je detekce teploty nebo výkonu na přívěsném motoru. Kavitace čerpadla znamená, že je málo nebo žádná kapalina k čerpání, zatímco samotné čerpadlo pokračuje. Čerpání nasucho tímto způsobem s tlakem páry způsobí přehřátí motoru, což zkrátí životnost motoru a může způsobit poškození oběžného kola a samotného čerpadla.
Alternativně by u vnějšího motoru čerpadla, které kavituje, došlo k události s nízkým výkonem.
Jakmile je událost identifikována, je důležité identifikovat příčinu poklesu tlaku a opravit ji. Ve většině případů lze problém vyřešit zjednodušením sacího potrubí, odstraněním co největšího počtu ohybů a ventilů:
Přesuňte čerpadlo blíže ke zdroji kapaliny.
Vyčistěte potrubí a odstraňte případné ucpání.
Zvětšete průměr sacího potrubí tak, aby se snížila vstupní rychlost.
Aby se předešlo budoucímu výskytu kavitace, lze provádět běžnou údržbu. Doporučená údržba zahrnuje pravidelnou kontrolu a čištění filtrů a sít vedoucích do potrubí.
Jak monitorování zabrání kavitaci čerpadla?
Většina průmyslových odvětví používá velká, vysoce složitá čerpadla. Selhání těchto kritických čerpadel by mohlo mít za následek náklady na prostoje, které překročí 200 000 USD za den v samotných provozních nákladech, nepočítaje náklady na výměnu zařízení v důsledku poškození. Uživatelé mají proto tendenci tato čerpadla bedlivě sledovat. Protože kavitace může způsobit implozi čerpadla a způsobit velké bezpečnostní riziko, uživatelé vždy hledají spolehlivá řešení, která jim umožní předvídat a předcházet.
Jak pokračují rázové vlny z praskání bublin páry, teplota se zvýší na přívěsný motor. Relé řízení motoru monitorují a vypínají na základě teplotních prahů. Ochrany se mohou pohybovat od vstupního napájecího zdroje napájejícího motor až po jednotlivé čerpadlo nebo zátěž. Relé řízení motoru poskytují vysokou úroveň přesnosti monitorování a ochrany napájení pro celý napájecí systém a zároveň maximalizují dobu provozuschopnosti.
Vždy poslouchejte Bena Franklina: "Unce prevence stojí za libru léčby."
Zabráněním kavitace uživatelé zvýší účinnost a životnost čerpadla. Pamatujte, že prevence stojí za čas, takže si věnujte čas provedením důkladného programu údržby a z dlouhodobého hlediska to uživatelům ušetří.