/ autor: ekopomp / 25.03.2024

Co to jest kawitacja pompy i jak jej zapobiegać?

Czym jest zjawisko kawitacji w pompie i jak go uniknąć? Przyczyn powstawania kawitacji może być kilka. Wyjaśniamy czym są parametry NPSH oraz NPSHA, w jaki sposób są powiązane z kawitacją oraz jakie znaczenie mają dla prawidłowego działania Twojej pompy.

Spis treści:

  1. Co to jest kawitacja pompy i jak jej zapobiegać?
  2. Przyczyny powstawania kawitacji
  3. Warunki sprzyjające kawitacji
  4. Objawy kawitacji w pompie
  5. Jak zapobiegać powstawaniu kawitacji?

Co to jest kawitacja pompy i jak jej zapobiegać?

Kawitacja pompy to bardzo niebezpieczne zjawisko fizyczne, które w dość szybkim czasie może doprowadzić do uszkodzenia elementów hydraulicznych pompy oraz połączonej z pompą instalacji i armatury. Kawitację możemy zdefiniować jako gwałtowną przemianę fazową cieczy w gaz przy jednoczesnym wystąpieniu próżni częściowej sprawą szybko poruszającego się ciała stałego (w tym przypadku będzie to wirnik pompy). Wynika to z zasady działania pompy wirowej. Pompy odśrodkowe działają na zasadzie wytwarzania różnicy ciśnień po obu stronach wirnika. Podczas pracy pompy spadek ciśnienia po stronie ssawnej może osiągnąć taką wartość, dla której dana ciecz może zacząć odparowywać, co spowoduje powstawanie pęcherzyków i kawitacji.

Przyczyny powstawania kawitacji

Aby dokładniej zrozumieć zjawisko kawitacji w pompie i to w jakich warunkach może ono występować, musimy omówić kilka dodatkowych aspektów jego powstawania. Pierwszą i podstawową kwestią jest pojęcie ciśnienia nasycenia cieczy. Każda pompowana ciecz w zależności od rodzaju i temperatury ma określone ciśnienie nasycenia, jest to wartość ciśnienia przy której pompowane medium zaczyna odparowywać lub wrzeć. W wyniku wrzenia lub parowania cieczy powstają pęcherzyki powietrza, które na skutek szybkiego wirowania wirnika mogą implodować (zapadać się, tworząc obszary próżni). Implodujące pęcherzyki w cieczy są destrukcyjne dla elementów hydraulicznych pompy oraz instalacji i mogą powodować powstawanie wżerów lub ubytków w materiale. Tak więc kawitacja w pompie występuje w momencie, gdy osiągniemy ciśnienie nasycenia danej cieczy.

Warunki sprzyjające kawitacji

Warto teraz odpowiedzieć, kiedy możliwe jest wystąpienie warunków podczas pracy pompy do powstania kawitacji. Tutaj należy wspomnieć o dwóch parametrach, które są bardzo istotne na etapie projektowania i doboru pompy do instalacji. Mowa o wartościach ciśnienia NPSH oraz NPSHA.

Wartość NPSH to nic innego jak wymagane ciśnienie na ssaniu pompy, zabezpieczające przed powstaniem kawitacji. Innymi słowy jest to minimalna wartość ciśnienia, która musi być zapewniona aby „wepchnąć” medium do pompy. 

NPSHA to wartość ciśnienia uwzględniająca tzw. margines bezpieczeństwa, określany na minimum ok. 0,5 m ponad wartość NPSH.

Podsumowując w skrócie, aby nie dopuścić do powstawiania zjawiska kawitacji w pompie, na rurociągu ssawnym pompy musimy mieć odpowiednie ciśnienie, takie, aby jego wartość była większa niż wartość NPSH pompy. Należy jednak pamiętać, że wartość NPSH jest zmienna w zależności od warunków pracy oraz samej instalacji. Wpływ na wymagane ciśnienie ssania mają takie czynniki jak prędkość obrotowa pompy, średnica i długość przewodu ssawnego lub różnica geometryczna między pompą a źródłem pompowanej cieczy. 

Objawy kawitacji w pompie

Jak rozpoznać, że mamy do czynienia z wystąpieniem kawitacji pompy? Jeżeli pompa tłoczy wrzącą ciecz w wyniku kawitacji pojawia się przy tym kilka specyficznych objawów. Zazwyczaj są to drgania zarówno pompy, jak i instalacji, w której jest zamontowana, powstające na skutek pękających pęcherzyków powietrza. Dodatkowo występuje przy tym dosyć specyficzny hałas podczas pracy (przypomina uderzanie kamieni o metal). Podczas pracy pompy w kawitacji mogą również wystąpić spadki parametrów pracy pompy, silnik może pobierać znacznie większe prądy niż przy nominalnej pracy. W efekcie powstających uszkodzeń hydrauliki mogą pojawić się wycieki z pompy.

Jak zapobiegać powstawaniu kawitacji? 

W przypadku nowych pomp, należy upewnić się że urządzenie zostało dobrane adekwatnie do rodzaju pompowanego medium, jego temperatury oraz charakteru instalacji i ewentualnie umiejscowienia źródła poboru medium. Rurociąg ssawny powinien być wykonany według wytycznych producenta z zachowaniem odpowiednich długości i średnic. 

W przypadku istniejącej pompy, na której pojawiła się kawitacja, w pierwszej kolejności należy zadziałać zmieniając warunki panujące na ssaniu pompy. Jeżeli jest zainstalowany zawór odcinający możemy go zdławić zmniejszając przepływ na pompie, a zarazem zwiększając ciśnienie ssania. Rozwiązaniem może być także zwiększenie średnicy rurociągu ssawnego, co spowoduje mniejsze straty na przepływie lub zmniejszenie odległości pompy od źródła poboru medium. Dodatkowym i pewnym sposobem jest również zmniejszenie prędkości obrotowej pompy, aby ograniczyć natężenie przepływu i warunków granicznych NPSH po stronie ssawnej.

Każdy przypadek doboru lub podejrzenia występowania kawitacji w pompie warto skonsultować z działem technicznym. Pozwoli to na uniknięcie poważnych uszkodzeń i kosztownych napraw pomp po zjawisku kawitacji.