Действие кавитации на фекальные насосы
Под кавитацией понимается процесс образования и схлопывания пузырьков газа в жидкости вдоль лопаток рабочего колеса при низком давлении на входе и высоком значении расхода.
Кавитация в канализационных насосах происходит в результате следующих причин:
- Вентиляционная труба в резервуаре насосной станции слишком мала или частично забита, при этом температура перекачиваемой жидкости высокая.
- Длинный всасывающий патрубок, сухая установка насосов.
- Если уровень воды в резервуаре над входным отверстием насоса меньше 0,5 м, то может образоваться воронка и произойти вовлечение пузырьков воздуха в рабочую камеру насоса.
- Фактическая подача насоса выходит за рамки рабочего диапазона, указанного на кривой характеристики насоса.
- Забит входной канал насоса.
- Температура перекачиваемой жидкости превышает 80°С.
- Отсутствует вентиляционная труба в резервуаре насосной станции.
Кавитация может вывести из строя рабочее колесо, уплотнение вала или подшипники двигателя менее чем за 100 часов эксплуатации. Изначально кавитация ведёт к частичному сокращению срока службы рабочего колеса, но при перекачивании абразивной или коррозионной жидкости разрушение материала рабочего колеса могут привести к его довольно частой замене.
Перекачиваемая жидкость ударяется о входную кромку лопасти рабочего колеса под углом отличным от угла лопатки. Вихри и зоны пониженного давления образуются на обратной стороне рабочего колеса. Если давление становится ниже давления насыщенного пара, то возникают пузырьки пара. Переместившись совместно с потоком в зону повышенного давления, они неизбежно взорвутся. Это может привести к образованию раковин и коррозии на поверхности, расположенной рядом с областью повышенного давления.
Действия по устранению кавитации
Погружная установка насосов
Поднять уровни включения/выключения насоса на 0,3 м. Проверить фактическую подачу насоса, и если она превышает рекомендуемую величину, необходимо установить рабочее колесо меньшего диаметра.
Сухая установка насосов
Проверить всасывающий трубопровод на предмет образования в нем воздушных пробок, например, в концентрическом переходном патрубке. Увеличить уровни включения/выключения насоса на 0,3 м. Проверить фактическую подачу насосной установки.
Расчет максимальной высоты всасывания
Теоретически максимальная высота всасывания Hmax равна величине атмосферного давления Hb. На высоте уровне моря она равна 10,3 м, что соответствует 760 мм ртутного столба. На практике это значение уменьшается на следующие величины:
- Hf: Потери напора на трение во всасывающем трубопроводе и запорно-регулирующей арматуре
- Hv: Давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости
- NPSH: Величина аналогичная кавитационному запасу. Падение давления на промежутке от входного отверстия до участка на рабочем колесе, где возникает наименьшее давление (возможно возникновение кавитации).
- Hs: Запас надежности.
При выборе величины этого параметра, необходимо учитывать возможные изменения параметров Hf, Hv и NPSH, например, увеличение потерь на трение в связи с отложениями на стенках труб, изменения температуры жидкости или изменения производительности насоса Q.
Значение Hmax рассчитывается по следующей формуле:
Hmax = Hb– NPSH – Hf– Hv– Hs
В расчетах используют самую низкую величину атмосферного давления, которая возможна в данной местности. У каждого насоса существует своя кривая NPSH, по которой можно определить его значение для данной производительности насоса.
Если значение H в результате расчета получилось отрицательной (чаще всего такое бывает для горячих жидкостей), то во избежание появления кавитации в насосе необходимо увеличить статическое давление на входе в насос.
Запас надежности Hs обычно принимают равным 0,5 м для жидкостей, температура которых ниже 60°С. При температуре жидкости более 60°С запас надёжности принимают равным 1 м.
Примечание
Если кавитация при включении насоса неизбежна, рекомендуется использовать вихревые насосы, поскольку рабочие колеса данного типа лучше противостоят кавитации, чем рабочие колеса полуоткрытого или закрытого типа.
