1. Cavitation คืออะไร?
การเกิดโพรงอากาศ (cavitation) หมายถึงปรากฏการณ์ที่พื้นผิวโลหะเกิดโพรงอากาศภายใต้แรงกระแทกและการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าของออกซิเจนจำนวนเล็กน้อยและก๊าซออกฤทธิ์อื่นๆ ในฟองอากาศบนพื้นผิวโลหะ ทำให้พื้นผิวของใบพัดดูเหมือนผิวน้ำทะเลและความเสียหายจากเกล็ดปลา
ประการที่สอง อันตรายจากการเกิดโพรงอากาศในปั๊มหอยโข่ง
การเกิดโพรงอากาศในปั๊มหอยโข่งเป็นข้อบกพร่องทั่วไปอย่างหนึ่งของปั๊มหอยโข่ง เมื่อเกิดโพรงอากาศในปั๊ม ประสิทธิภาพการไหลและแรงดันของปั๊มจะไม่เพียงแต่ลดลงเท่านั้น แต่ยังแสดงเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนที่สูงมาก และอาจถึงขั้นทำให้การไหลของของเหลวในปั๊มหยุดชะงักและไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ การเกิดโพรงอากาศยังจะสร้างความเสียหายให้กับส่วนการไหลของปั๊ม และอาจส่งผลต่อระบบท่ออีกด้วย
การเกิดโพรงอากาศมีสาเหตุหลายประการ เช่น ปัญหาคุณภาพผลิตภัณฑ์ปั๊มหอยโข่ง การใช้ผู้ปฏิบัติงานอย่างไม่เหมาะสม และอื่นๆ ผลิตภัณฑ์จะต้องผ่านขั้นตอนการทดสอบคุณภาพหลายขั้นตอนก่อนออกจากโรงงาน ดังนั้นสัดส่วนของปัจจัยด้านมนุษย์จึงมีมากขึ้น ในสถานะการทำงาน อิทธิพลของสภาพแวดล้อมการทำงานและปัจจัยการทำงานของปั๊มหอยโข่งคิดเป็นสัดส่วนส่วนใหญ่ของการเกิดโพรงอากาศในปั๊มหอยโข่ง
ประการที่ 3 กระบวนการเกิดและสาเหตุของการเกิดโพรงอากาศ?
1. กระบวนการเกิดโพรงอากาศ
เมื่อปั๊มหอยโข่งทำงาน แรงดันของเหลวที่ส่งโดยปั๊มหอยโข่งจะลดลงเมื่อของเหลวในปั๊มลดลงจากทางเข้าไปยังทางเข้าของใบพัด เมื่อแรงดันของเหลวใกล้ทางเข้าของใบพัดถึงจุดต่ำสุด ใบพัดจะเริ่มทำงานกับของเหลว และแรงดันของเหลวจะเริ่มเพิ่มขึ้น เมื่อแรงดันขั้นต่ำใกล้ทางเข้าของใบพัดใบพัดน้อยกว่าแรงดันไอน้ำอิ่มตัวที่อุณหภูมิการขนส่งของเหลว ของเหลวจะระเหย ในเวลาเดียวกัน ก๊าซที่ละลายในของเหลวก็จะหนีออกมาด้วย และเกิดฟองอากาศ เมื่อฟองอากาศไหลไปกับของเหลวไปยังความดันที่สูงขึ้นในท่อ แรงดันของเหลวภายนอกจะสูงกว่าแรงดันการระเหยในฟองอากาศ จากนั้นฟองอากาศจะควบแน่นอีกครั้งและยุบตัวจนเกิดเป็นรู และของเหลวโดยรอบจะพุ่งไปที่รูด้วยความเร็วสูงมาก ทำให้ของเหลวชนกัน และแรงดันในพื้นที่จะเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน ด้วยวิธีนี้ การไหลปกติของของเหลวที่ส่งโดยปั๊มหอยโข่งไม่เพียงแต่ถูกขัดขวางเท่านั้น และเมื่อฟองอากาศเหล่านี้แตกใกล้กับผนังใบพัด ของเหลวจะกระทบกับพื้นผิวด้านในของปั๊มหอยโข่งอย่างต่อเนื่อง ผลกระทบในระยะยาวจะทำให้โครงสร้างเสียหายและผนังด้านในของปั๊มหอยโข่งแตก หากฟองอากาศถูกเติมด้วยก๊าซเคมีบางชนิด เช่น ออกซิเจน ก๊าซเหล่านี้จะใช้ความร้อนที่ปล่อยออกมาเมื่อฟองอากาศควบแน่น (อุณหภูมิในพื้นที่อาจสูงถึง 200 ~ 300 องศาเซลเซียส) นอกจากนี้ยังจะสร้างเทอร์โมคัปเปิล ก่อให้เกิดอิเล็กโทรไลซิส ก่อให้เกิดการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า และเร่งอัตราการทำลายของการแยกโลหะ เช่นเดียวกับการระเหยของของเหลว การควบแน่น แรงกระแทก การก่อตัวของแรงดันสูง อุณหภูมิสูง แรงกระแทกความถี่สูง ส่งผลให้วัสดุโลหะถูกถอดออกทางกลและเกิดความเสียหายจากการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ครอบคลุมที่เรียกว่าปรากฏการณ์โพรงอากาศของปั๊มหอยโข่ง เมื่อเกิดโพรงอากาศ การกระทำร่วมกันของการแยกโลหะทางกลและการกัดกร่อนทางเคมีทำให้วัสดุได้รับความเสียหาย และจะมีเสียงและการสั่นสะเทือน เมื่อเกิดโพรงอากาศอย่างรุนแรง ฟองอากาศจำนวนมากจะเข้าไปอุดช่องการไหล ทำให้พลังงานที่ของไหลได้รับจากใบพัดลดลง ส่งผลให้ของเหลวในปั๊มหยุดชะงักและไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ
2. อะไรทำให้เกิดโพรงอากาศ?
กล่าวโดยสรุป: การเกิดโพรงอากาศเกิดขึ้นเมื่อทางเข้าของล้อปั๊มอยู่ในภายหลัง หรือกล่าวโดยทั่วไปแล้ว แรงดันต่ำสุดในปั๊มมีค่าน้อยกว่าแรงดันไอน้ำอิ่มตัวของตัวกลางที่ส่งผ่าน
ในภาษาทางเทคนิค: การเกิดโพรงอากาศจะเกิดขึ้นเมื่อค่า NPSHr ของปั๊มมากกว่า NPSHa ของหน่วย
เฉพาะตามการดำเนินการจริงมีดังนี้:
แรงดันก๊าซเหลวที่ทางเข้าปั๊มลดลงอย่างกะทันหัน จนถึงหรือต่ำกว่าแรงดันที่อุณหภูมิอิ่มตัว และของเหลวก็กลายเป็นไอ
ทางเข้าปั๊มเข้าสู่บรรยากาศ หรือ การไหลของทางเข้าปั๊มลดลง
การปรับแต่งที่ไม่เหมาะสมส่งผลให้อัตราการไหลออกลดลงอย่างรวดเร็ว
ความสูงในการติดตั้งปั๊มไม่เพียงพอ
ประตูหมุนเวียนจะไม่เปิดในเวลาที่อัตราการไหลต่ำ
ระดับของดีแอเรเตอร์ คอนเดนเซอร์ และถังต่ำเกินไป
ประการที่สี่ มาตรการการรักษาด้วยการสลายโพรงอากาศ
มาตรการป้องกัน :
(1) เพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของทางเข้าปั๊มและเส้นผ่านศูนย์กลางทางเข้าของใบพัดอย่างเหมาะสม ลดอัตราการไหลของของเหลวที่ทางเข้าปั๊ม และลด NPSHr หรือใช้ใบพัดดูดคู่โดยตรง เนื่องจากใบพัดดูดคู่เทียบเท่ากับพื้นที่ทางเข้าของใบพัดดูดเดี่ยวสองใบ อัตราการไหลของทางเข้าสามารถลดลงได้สองเท่าภายใต้สภาวะการไหลเดียวกัน
(2) ทำให้ส่วนหลังของหัวใบพัดบางลงเพื่อปรับปรุงการแออัดของทางเข้าและลด NPSHr หรือติดตั้งล้อเหนี่ยวนำเพื่อเพิ่มพลังงานแรงดันก่อนที่ของเหลวจะเข้าสู่ใบพัด
(3) เมื่อเลือกปั๊ม เมื่อค่าเผื่อการเกิดโพรงอากาศของอุปกรณ์ต่ำหรือตัวกลางระเหยได้ง่าย ปั๊มควรใช้ความเร็วต่ำให้มากที่สุด
(4) เมื่อออกแบบระบบท่อ ความสูงในการดูดของปั๊มจะต้องต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และจะใช้การชลประทานแบบย้อนกลับหากเงื่อนไขเอื้ออำนวย เมื่อติดตั้งท่อ ให้ลดความยาวของท่อดูดให้เหมาะสม เพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อดูด และลดจำนวนวาล์วและข้อต่อที่ไม่จำเป็นในเส้นทางดูดให้เหลือน้อยที่สุด เพื่อลดการสูญเสียท่อดูด
(5) ปั๊มทำงานในสถานะที่ใกล้เคียงกับการเกิดโพรงอากาศ เช่น การใช้สารป้องกันการเกิดโพรงอากาศที่มีความหนาแน่นสูง (โลหะผสมทองแดง สแตนเลส ฯลฯ) ในการผลิตใบพัดของปั๊มสามารถยืดอายุการใช้งานของใบพัดได้ ตัวอย่างเช่น ใบพัดที่เชื่อมด้วยแผ่นเหล็กกล้ารีดจะมีความต้านทานการเกิดโพรงอากาศได้ดีกว่าใบพัดหล่อ นอกจากนี้ ใบพัดยังสามารถเคลือบด้วยสารเคลือบที่ไม่ใช่โลหะได้โดยใช้เรซินอีพอกซี ไนลอน โพลิเอมีน ฯลฯ
(6) สำหรับสื่อการระเหยที่ง่าย ควรรักษาความร้อนและระบายความร้อนของท่อให้ดี เพื่อหลีกเลี่ยงการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของของเหลวที่ขนส่ง
(7) เมื่อเกิดโพรงอากาศในปั๊มและไม่สามารถเปลี่ยนเงื่อนไขกระบวนการได้ สามารถติดตั้งหัวฉีดที่ทางเข้าปั๊มเพื่อใช้แรงดันทางออกของปั๊มเพื่อให้เกิดการป้อนกลับของของเหลวที่มีแรงดันสูงเพื่อเพิ่มแรงดันทางเข้าปั๊มและลดความเป็นไปได้ของการเกิดโพรงอากาศ
(8) ในระหว่างการทำงานของปั๊ม ควรใช้วาล์วทางออกของปั๊มเพื่อควบคุมอัตราการไหลในช่วงที่เหมาะสม การเกิดโพรงอากาศมักเกิดขึ้นเมื่อปั๊มทำงานด้วยอัตราการไหลสูง วาล์วท่อดูดไม่สามารถควบคุมการไหลระหว่างการทำงานได้
(9) เมื่อปั๊มคอนเดนเสทและปั๊มป้อนมีอัตราการไหลต่ำ ให้ตรวจสอบว่าประตูหมุนเวียนเปิดทันเวลา
(10) รักษาระดับน้ำของเครื่องกรองอากาศ คอนเดนเซอร์ และถังน้ำให้สูง และตั้งระดับน้ำต่ำเพื่อหยุดการป้องกันปั๊มโดยอัตโนมัติ