Явление кавитации. Кавитация в насосах

В результате эксплуатации насосной системы в условиях низких атмосферных давлений, либо при перекачивании высокотемпературных жидкостей, либо при высоте всасывания выше допустимой, в трубопроводе может возникнуть явление кавитации, сопровождаемое характерной вибрацией, потрескиванием, шипением и прочими шумами внутри насоса и ведущее к быстрому износу его рабочего колеса.

В перекачиваемой рабочей жидкости в некоторых участках трубопровода давление потока может понизиться до критического, из-за чего в сплошном потоке образуются множественные пузырьки паров и газов, выделяемых жидкостью, которые под действием разряжения разрастаются до больших пузырей-каверн. Попадая затем в области с давлением выше критического, эти каверны лопаются и бесследно исчезают в результате конденсации. Захлопывание пузырей происходит очень быстро и сопровождается гидравлическими ударами, ведущими к кавитационной эрозии, механически разрушающей поверхности рабочих деталей насосного оборудования и затрудняет его дальнейшую эксплуатацию.

Заполненный движущимися пузырьками участок называется кавитационной зоной, которая обычно образуется при уменьшении давления жидкости у входа в рабочее колесо ниже давления упругости пара. Напор рабочей жидкости снижается иногда до полного прекращения ее подачи, в результате чего резко уменьшается производительность (к.п.д.) насосного агрегата.

Для того, чтобы гарантированно исключить возможность возникновения кавитации, на каждого насоса рассчитываются кавитационные характеристики.

Критическое давление меняется в широком диапазоне в зависимости от состояния и физических свойств перекачиваемой жидкости, поэтому для определения кавитационных характеристик за критическое принимается давление паров жидкости при конкретной температуре.

Предотвратить кавитацию в проточной части насосной системы можно с учетом причин общего и местного снижения давления. Но более надежным способом ослабления и полного предотвращения кавитации является оптимальный геодезический расчет места установки насоса и соответствующие ему выбор высоты всасывания и температура перекачиваемой жидкости. Уменьшая высоту всасывания или увеличивая подпор по сравнению с расчетными значениями, можно создавать определенный запас, который гарантирует надежной и бесперебойной работы насосной системы без кавитации.

Максимальной прочностью к последствиям кавитации обладают насосы, изготовленные из бронзы или нержавеющей стали, с применением специальных защитных покрытий наиболее подверженных стиранию и воздействию кавитации деталей. В виде покрытий применяется местная поверхностная закалка, наплавка поверхностей твердыми сплавами и металлизация поверхностей в холодном состоянии.