Mae cavitation yn broblem gyffredin yn ystod gweithrediad pympiau allgyrchol, a all achosi cynnydd mewn dirgryniad pwmp a sŵn, gostyngiad mewn perfformiad, a difrod difrifol i gydrannau.
Nid yw'r erthygl hon yn archwilio gwybodaeth ddamcaniaethol broffesiynol cavitation, ond dim ond ymdrechion i ddefnyddio iaith gymharol syml i roi cyflwyniad manwl i sawl math cyffredin o cavitation mewn pympiau allgyrchol, peryglon cavitation, a mesurau a ddefnyddir yn gyffredin i wella cavitation ar y safle.
1. Mathau o cavitation
O leoliad y digwyddiad, gellir rhannu cavitation yn cavitation llafn, cavitation bwlch, cavitation garw, cavitation ceudod, a cavitation ôl-lif.
(1) Cavitation dail
Pan fydd cavitation yn digwydd, mae ffurfio a byrstio swigod yn bennaf yn digwydd ar flaen a chefn y llafnau, a elwir hefyd yn airfoil cavitation, sef y prif ffurf cavitation mewn pympiau allgyrchol. Pan fydd y pwmp wedi'i osod yn rhy uchel, hyd yn oed os yw'r pwmp yn rhedeg o dan amodau dylunio, mae ardal bwysau isel yn dueddol o ddigwydd ar gefn mewnfa ac allfa'r llafn:
1) Pan fydd y pwmp yn gweithredu o dan amodau llif uchel, mae gwahanu llif a vortices yn digwydd ar flaen y llafnau, gan greu pwysau negyddol a allai achosi cavitation ar flaen y llafnau.
2) Pan fydd y pwmp yn gweithredu o dan amodau llif isel, cynhyrchir vortices ar gefn y llafnau, gan greu parth pwysedd isel ac achosi ceudod ar gefn y llafnau.
(2) Cavitation bwlch
Mae'n cyfeirio at y cavitation a ffurfiwyd pan fydd yr hylif yn llifo trwy sianel neu fwlch cul, gan achosi cynnydd lleol mewn cyflymder llif a gostyngiad mewn pwysau i bwysedd anweddu'r cydrannau llif.
Yn y bwlch rhwng y cylch sy'n gwrthsefyll traul y casin pwmp allgyrchol ac ymyl allanol (plât clawr) y impeller, o dan y gwahaniaeth pwysau (yn enwedig gwahaniaeth pwysau mawr) ar ddwy ochr y fewnfa impeller a'r allfa, mae'r hylif ar ochr yr allfa yn llifo'n ôl ar gyflymder uchel, gan achosi gostyngiad pwysau lleol a cavitation.
Yn y bwlch bach rhwng ymyl allanol y llafnau pwmp llif echelinol a'r casin pwmp, o dan weithred y gwahaniaeth pwysau rhwng blaen a chefn y llafnau, gall cyflymder llif gwrthdroi uchel yr hylif yn y bwlch hefyd achosi gostyngiad pwysau lleol, gan arwain at cavitation ar ymyl allanol cyfatebol y llafnau yn y casin pwmp, a ffurfio diliau a pharthau ymyliad garw arwyneb y llafnau ceudod.
(3) Cavitation garw
Mae cavitation garw yn cyfeirio at gynhyrchu vortices i lawr yr afon o allwthiadau pan fydd hylif yn llifo trwy wyneb anwastad cydrannau llif garw y tu mewn i'r casin pwmp, gan achosi cwymp pwysau lleol ac arwain at gavitation.
Yn ystod y castio a phrosesu cydrannau llif pwmp, gall anwastadrwydd arwyneb, tyllau tywod, tyllau aer, ac ati achosi newidiadau sydyn yn y cyflwr llif lleol ac arwain at gavitation.
(4) Cavity ceudod
Mae cavitation mewn ceudod yn cyfeirio at ffurfio band fortecs troellog yn y siambr sugno wrth fewnfa pwmp oherwydd amodau mewnfa dŵr gwael neu ddyfnder tanddwr annigonol. Pan fydd pwysedd canolog y gwregys fortecs yn gostwng i'r pwysau anweddu, bydd cavitation hefyd yn digwydd, ynghyd â dirgryniad cryf.
(5) Cavitation adlif
Yn gyffredinol, y rhagofyniad ar gyfer cavitation yw NPSHa
Pan fo'r gyfradd llif pwmpio yn rhy isel neu pan fo'r pwysedd mewnfa yn rhy uchel, mae ôl-lif yn digwydd. Pan fydd y gyfradd llif pwmpio yn rhy isel, mae adlif mewnol yn digwydd yng nghilfach y impeller; Pan fydd pwysedd mewnfa'r pwmp yn rhy uchel, mae adlif mewnol yn digwydd wrth allfa'r impeller. Mae adlif mewnol yn achosi cynnydd yn y gyfradd llif hylif nes bod anweddiad yn cynhyrchu swigod, sydd wedyn yn rhwygo o dan bwysau amgylchynol uwch. Pan fydd ôl-lifiad mewnol yn digwydd yn y porthladd sugno, bydd sŵn clecian afreolaidd yn cael ei ollwng o amgylch porthladd sugno'r pwmp, ynghyd â sain tanio dwysedd uchel.
Yn gyffredinol, gellir gwella cavitation adlif trwy'r dulliau canlynol:
1) Cynyddu cyfradd llif allbwn y pwmp.
2) Gosod ffordd osgoi rhwng gilfach ac allfa'r pwmp (mae'r dull hwn yn anodd i gwsmeriaid ei dderbyn mewn cymwysiadau ymarferol).
3) Optimeiddio strwythur y impeller (lleihau ardal fewnfa'r impeller).
2. Peryglon cavitation
(1) Diraddio perfformiad, difrod piblinellau
Gall cavitation leihau perfformiad y pwmp yn sylweddol. Fel arfer, ar gyfer pympiau allgyrchol, pan fydd y pwysau fewnfa yn gostwng i raddau, bydd eu perfformiad yn gostwng yn sydyn, a elwir hefyd yn doriad cavitation. Gall cavitation hefyd achosi ansefydlogrwydd y tu mewn i'r hylif, a all arwain at osgiliadau mewn llif a gwasgedd. Gyda chymorth yr osgiliadau hyn, gall achosi difrod i'r pwmp a'i bibellau mewnfa ac allfa.
(2) Difrod difrifol i gydrannau gorlif y pwmp
Gall cavitation achosi difrod i wyneb cydrannau. Pan fydd swigod yn byrstio, mae'r hylif o'i amgylch yn cynhyrchu pwysau trawiad uchel iawn (pwysedd brig) o hyd at 49 MPa. Pan fydd cryfder hydrolig cavitation yn fwy na gallu'r deunydd i wrthsefyll yr effaith hon, gall arwain at fethiant blinder deunydd wal lleol a datgysylltu deunydd arwyneb. Mae cavitation yn digwydd ar yr un pryd â chorydiad cemegol ac electrocemegol. Mae maint y pyllau a gynhyrchir gan gyrydiad a dadffurfiad plastig o ddeunyddiau yng nghyfnod cynnar cavitation tua 10 μ m i 50 μ m, yn enwedig ar gyfer rhai deunyddiau sydd ag ymwrthedd cyrydiad gwael, a all arddangos strwythurau tebyg i diliau o dan gavitation tymor hir.
(3) Cynhyrchu dirgryniad a sŵn
Ar hyn o bryd pan fydd y swigen yn cyddwyso, yn crebachu ac yn rhwygo, mae'r hylif o amgylch y swigen yn llenwi'r gwagle ar gyflymder uchel (a ffurfiwyd gan anwedd a rhwyg y swigen), gan gynhyrchu curiadau pwysau ac felly dirgryniadau a sŵn cyffrous. Mae amlder sŵn cavitation yn gyffredinol rhwng 10 kHz a 100 kHz, tra bod amlder sŵn cavitation a achosir gan adlif a churiad pwysau tua ychydig gannoedd o Hz, sy'n gwneud y glust ddynol yn arbennig o sensitif. Ar yr un pryd, gall cavitation hefyd ysgogi dirgryniad, ac mae prif amlder dirgryniad a gynhyrchir gan cavitation yn gyffredinol tua 1 kHz.
Mae cavitation nid yn unig yn cael ei nodweddu gan lefelau sŵn uchel, ond hefyd gan ddangosyddion dirgryniad megis anystwythder annigonol y sylfaen pwmp a chefnogaeth piblinell gwael, a all achosi cyseiniant strwythurol; Ar ôl gosod y pwmp, mae'r sylfaen wedi'i llenwi â choncrit, ac mae anystwythder cymorth y biblinell yn ddigonol, nad yw'n gyffredinol yn achosi ffenomenau dirgryniad cryf. Fodd bynnag, trwy fesur dirgryniad y corff pwmp, mae elfen amledd uchel yr amlder dirgryniad a gynhyrchir gan gavitation yn dominyddu, ac mae gwerth cyflymu'r dirgryniad yn uwch na'r dadleoli dirgryniad a chyflymder dirgryniad.
3. Mesurau cyffredin i wella perfformiad cavitation
(1) Mesurau i wella perfformiad gwrth cavitation pympiau allgyrchol eu hunain
1) Gwella dyluniad porthladd sugno'r pwmp
Trwy falu'r impeller, gellir cynyddu'r ardal llif;
Cynyddu radiws crymedd adran fewnfa'r plât clawr impeller i leihau cyflymiad cyflym a gostyngiad pwysedd y llif hylif;
Lleihau trwch y fewnfa llafn yn briodol a rownd y fewnfa llafn (sgleinio pen y llafn, hogi i leihau colli effaith y fewnfa a lleihau sensitifrwydd yr ongl fewnfa, a gellir lleihau'r lwfans cavitation angenrheidiol tua 0.5 metr), gan ei gwneud yn agos at siâp lliflinio, a hefyd leihau'r cyflymiad a'r gostyngiad pwysau o amgylch pen y llafn;
Gwella llyfnder wyneb y impeller a'r fewnfa llafn i leihau colli gwrthiant;
Ymestyn ymyl fewnfa'r llafn tuag at fewnfa'r impeller i ganiatáu i'r llif hylif dderbyn gwaith ymlaen llaw a chynyddu pwysau.
2) Ychwanegu olwyn sefydlu blaen
Gwnewch i'r llif hylif wneud gwaith ymlaen llaw yn yr olwyn sefydlu flaen i gynyddu'r pwysedd llif hylif (mae'r cynllun hwn yn gofyn am newidiadau strwythurol ac ail-raddnodi paramedrau dylunio amrywiol).
3) Mabwysiadu impeller sugno dwbl
Cynyddu ardal fewnfa'r impeller a lleihau cyfradd llif hylif y fewnfa (gostyngiad yn y gyfradd llif a chynnydd mewn pwysau).
4) Defnyddio ongl ymosodiad positif ychydig yn fwy
Er mwyn cynyddu ongl fewnfa'r llafn, lleihau'r plygu yng nghilfach y llafn, lleihau rhwystr y llafn, a thrwy hynny gynyddu arwynebedd y fewnfa;
Gwella amodau gwaith o dan amodau llif uchel i leihau colledion llif. Ond ni ddylai ongl gadarnhaol yr ymosodiad fod yn rhy fawr, fel arall bydd yn effeithio ar effeithlonrwydd.
5) Defnyddio pwmp cyflymder isel
Po isaf yw'r cyflymder cylchdro, y lleiaf yw'r NPSHr.
6) Defnyddio deunyddiau gwrth cavitation
Mae ymarfer wedi profi po uchaf yw cryfder, caledwch a chaledwch deunydd, y gorau yw ei sefydlogrwydd cemegol, a'r cryfaf yw ei wrthwynebiad i geudod.
(2) Mesurau i gynyddu lwfans cavitation y ddyfais
1) Cynyddu pwysedd y lefel hylif yn y tanc storio cyn y pwmp i wella'r lwfans cavitation effeithiol.
2) Lleihau uchder gosod y pwmp yn y ddyfais sugno, yn enwedig wrth gyfleu dŵr poeth fel y cyfrwng, ac ystyried y berthynas rhwng yr uchder sugno a'r tymheredd canolig.
3) Amnewid y ddyfais sugno gyda dyfais ôl-lif.
4) Lleihau colled llif yn y biblinell sugno cyn y pwmp. Os yn bosibl, cwtogwch y biblinell o fewn yr ystod ofynnol, defnyddiwch ddiamedr piblinell sugno priodol ac ardal hidlo hidlo (os o gwbl) i leihau'r gyfradd llif ar y gweill, lleihau nifer y troeon a falfiau, a chynyddu agoriad y falf gymaint â phosibl.
5) Os yw'r cavitation bwlch yn ddifrifol, gellir mabwysiadu'r dull o ddrilio tyllau cydbwysedd ar y impeller i leihau'r gyfradd llif gollwng a lleddfu maint y cavitation. Mae'r tyllau cydbwysedd ar y llafnau yn cael effaith ddinistriol ac ymyrrol ar y llif hylif wedi'i chwistrellu yn y fewnfa impeller. Ni ddylai arwynebedd y tyllau cydbwysedd fod yn llai na 5 gwaith arwynebedd clirio'r cylch selio i leihau'r gyfradd llif gollwng, a thrwy hynny leihau'r effaith ar y prif lif hylif a gwella gallu gwrth-gavitation y pwmp.
6) Mae profiad wedi dangos y gall cychwyn o'r mecanwaith cavitation, ychwanegu swm priodol o nwy i'r porthladd sugno amharu ar yr amodau i gavitation ddigwydd. Fodd bynnag, mae defnyddio ailgyflenwi aer i atal cavitation pwmp yn dechnegol iawn, a dim ond gyda chyfaint ailgyflenwi aer priodol, lleoliad, a dull y gellir cyflawni canlyniadau da. Fel arall, bydd yn achosi gostyngiad sylweddol yn y gyfradd llif, pen, ac effeithlonrwydd y pwmp, a hyd yn oed yn arwain at ymyrraeth llif a chanlyniadau andwyol yn ystod gweithrediad.
O ystyried yr anhawster wrth reoli'r swm priodol o gyflenwad aer a mesur cywir, ynghyd ag arfer yr awdur, argymhellir defnyddio falf nodwydd a all addasu'r gyfradd llif ar gyfer y falf cyflenwad aer. Yn ystod ar-addasiad safle, gellir defnyddio sŵn cavitation i wahaniaethu: addasu'r cyfaint cymeriant drwy'r falf nodwydd nes bod sŵn cavitation yn cael ei leihau (gall rhai systemau ddileu sŵn yn llwyr, ond gall rhai systemau leihau sŵn cavitation yn unig, nid ei ddileu'n gyfan gwbl), yna addasu'r falf nodwydd yn ôl ychydig i leihau'r cyfaint cymeriant, arsylwi gweithrediad am gyfnod o amser nes nad oes unrhyw annormaleddau perfformiad yn digwydd o dan amodau gweithredu clo yr angen amrywiol ac yn digwydd o dan amodau gweithredu clo yr angen amrywiol. Ni ddylai'r dull hwn byth ostwng y sain i'r lefel isaf! Os yw'r pwysedd mewnfa yn bositif pan fydd y pwmp yn stopio rhedeg, dylid gosod falf wirio i atal gollyngiadau.
7) Mae ymchwil wedi canfod, pan fydd y cyfrwng yn cynnwys nwyon anweddol a gronynnau solet fel tywod, bydd perfformiad cavitation y pwmp yn gostwng. Er mwyn sicrhau nad yw'r pwmp yn profi cavitation, dylid lleihau uchder sugno'r pwmp o leiaf 4.2 metr o uchder cyfrifedig y dŵr glân. Mae hyn yn werth talu sylw iddo yn y diwydiant trefol.
