پمپ های سانتریفیوژ

برای بسیاری از سیستم­های لوله­کشی پمپ، بسیار متداول است که درجاتی از کاویتاسیون و فلاشینگ وابسته به پمپ یا دریچه­های کنترل فشار در سیستم لوله­کشی را داشته باشیم. نرخ بالای جریان، سبب ایجاد کاویتاسیون شدیدتر، به دلیل افت جریان بیشتر در گذر از محدودیت­ها می­شود. کاویتاسیون فشار محلی بالایی تولید می­کند که می­تواند مستقیما به پمپ یا سیستم لوله­کشی و یا از طریق سیال به دیگر نقاط سیستم لوله­کشی منتقل شود. کاویتاسیون یکی از متداول­ترین و آسیب­رسان­ترین رخ­دادهای موجود در پمپ است. اصطلاح کاویتاسیون، به تشکیل و متلاشی­شدن سریع حباب بخار در مایع به دلیل اختلافات فشار در نزدیکی فشار بخار، برمی­گردد. کاویتاسیون می­تواند سبب ایجاد سر و صدا، ارتعاش، افت هد و دبی به علاوه سایش پروانه و سطوح پوسته­ شود. قبل از آن­که فشار مایع در حال عبور از پمپ سانتریفیوژ افزایش یابد، سیال ممکن است افت فشاری را در داخل محفظه پمپ تجربه کند. این موضوع با توجه به شتاب سیال در چشم پروانه و جدایش جریان در پره­های ورودی پروانه است.

اگر جریان در طراحی اشتباه یا زاویه پره ضمنی ناصحیح باشد، ادی­های­ Eddies کم­فشار و سرعت بالا شکل می­گیرند. اگر فشار سیال به فشار بخار کاهش یابد، سیال فلاش خواهد کرد (به صورت ناگهانی جهش خواهد کرد). سپس در مسیر جریان فشار افزایش می­یابد. انفجاری اتفاق می­افتد که به دنبال آن عواقبی به وجود می­آید که به عنوان سر و صدای کاویتاسیون شناخته می­شوند. متلاشی­شدن حباب­های بخار­، به طور معمول در قسمت بدون فشار پره­های پروانه، آسیب­های شدیدی (سایش پره­ها) را علاوه بر سرو صدا ایجاد می­کنند.

اگر پمپ سانتریفیوژی در نقطه­ای دور از نقطه بهترین راندمان خود کار کند، سرو صدا اغلب از پوسته پمپ به گوش می­رسد. شدت و فرکانس این سر و صدا از پمپی به پمپ دیگر متغییر است و به میزان هدی که پمپ تولید می­کند، نسبت هد مکش مثبت خالص مورد نیاز به هد مکش مثبت در دسترس و میزانی که جریان واقعی از جریان ایده­آل منحرف می­شود بستگی دارد. سر و صدا معمولا زمانی تولید می­شود که زاویه پره­های دهانه ورودی، پروانه و دیفیوزر برای نرخ جریان واقعی نادرست باشند. بهترین راه تشخیص کاویتاسیون از مشاهده امواج مختلط یا اختلاف فشار دینامیکی با استفاده از یک اسیلوسکوپ و یک ترانسدیوسر فشار است. شکل موج فشاری یک موج غیر­سینوسی با بیشترین تیزی در اوج (کوتاه مدت و نوک تیز) و بیشترین گردی در اوج (پیک نمودار) در زمانی که فشار بخار اتفاق می­افتد است. با افت فشار نمی­توان مکشی کمتر از فشار بخار تولید کرد. سر و صداهای شبه کاویتاسیون در جریان­های پایین­تر از طراحی شنیده می­شوند، حتی در زمانی که هد مکش مثبت خالص ورودی بیشتر از هد مکش مثبت خالص مورد نیاز باشد و این یک مشکل بسیار پیچیده است.  سر و صداهای کم، فرکانس تصادفی ولی با شدت بالا، از جریان برگشتی در چشم پروانه یا در خروجی پروانه و یا هر دو اتفاق می­افتد. هر پمپ  سانتریفیوژ تحت شرایط مشخصی از کاهش جریان، این بازچرخش را دارد. عملکرد تحت شرایط بازچرخش می­تواند به قسمت فشار ورودی یا قسمت تخلیه پره­های پروانه آسیب بزند (همچنین پره­های محفظه). شاهد و گواهی این بازچرخش جریان، افزایش بلندی سر و صداى عبور ناپيوسته امواج فشارى در اتمسفر Banging type و افزایش ضربات فشاری مکش یا تخلیه با کاهش جریان است. در شکل 4 سطوح صوتی اندازه­گیری شده در پوسته یک پمپ با توان 8000 اسب بخار و در نزدیکی لوله مکش در خلال یک کاویتاسیون دیده می­شود. کاویتاسیون سبب ایجاد یک شوک پهن باند می­شود که بسیاری از فرکانس­ها را تحریک می­کند. به هر حال در این مورد، فرکانس گذر از پره (تعداد گردش پره­های پروانه در هر ثانیه) و چند برابر آن مود غالب می­باشند. کاویتاسیون از این نوع، سر و صدایی با فرکانس بالا تولید می­کند که بیشتر به صدایی شبیه به ترق ترق ­ Crackling کردن شبیه است.

 

فلاشینگ به طور معمول در سیستم­های  آب گرم اتفاق می­افتد (سیستم­های تغذیه آب)، زمانی که آب گرم و با فشار در عبور از محدودیت­هایی چون دریچه و غیره، کاهش فشاری را تجربه کند. این کاهش فشار به سیال اجازه می­دهد که به طور ناگهانی بخار شود و ایجاد یک ضربه شدید کند که منجر به ایجاد سر و صدایی شبیه به سر و صدای حاصل از کاویتاسیون می­شود. برای جلوگیری از فلاشینگ پس از یک محدودیت هندسی، فشار پشتی ­ Back pressure به میزان کافی باید تامین شود. متناوبا­، محدودیت می­تواند در انتهای خط قرار گیرد که این انرژی فلاشینگ در حجمی بزرگتر ناپدید گردد.