Napriek ich neškodnému vzhľadu sú bubliny v čerpadlách nežiaduce. Keď kolísanie tlaku vnútri čerpadla spôsobí vznik nepatrných bublín, ich následný kolaps vytvára silné rázové vlny. V priebehu času tieto opakujúce sa otrasy opotrebúvajú komponenty čerpadla eróziou. Inými slovami, kavitácia je hydrodynamická dutina vytvorená v kvapaline pri prudkom lokálnom poklese okolitého tlaku. Po zániku podtlaku, ktorý ju vytvoril, dutina zaniká implóziou.

Ako rozpoznať kavitáciu čerpadla?

Ak čelíte problému s kavitáciou, môžete ho zistiť podľa hluku, ktorý znie ako cirkulácia štrku cez potrubie, vibrácií, zníženého výkonu alebo kombinácie všetkých troch prvkov. Pokiaľ si všimnete akýkoľvek z uvedených príznakov, čerpadlo treba vypnúť.

Energia uvoľnená pri prasknutí bublín pary môže spôsobiť odtrhnutie kovových častí a nárazy do ďalších pohyblivých dielov. K poškodeniu obvykle dochádza na obežnom kolese a môže byť v rozsahu od bodovej korózie až po praskliny a úlomky. Poškodené obežné koleso potom spôsobí ešte rozsiahlejšie a nákladnejšie poškodenie čerpadla. Nadmerné vibrácie môžu viesť k poškodeniu mechanických tesnení a ložísk.

Ako zabrániť kavitácii čerpadla?

Začnite identifikáciou príčiny poklesu tlaku. V mnohých prípadoch posunutie čerpadla bližšie k zdroju kvapaliny a odstránenie čo najväčšieho počtu zhybov a ventilov problém napraví, pretože každý komponent prispieva k ďalšiemu poklesu tlaku. Keď je nasávacia výška príliš veľká na udržanie tlaku, presuňte čerpadlo bližšie k zdroju kvapaliny alebo zdroj kvapaliny bližšie k čerpadlu.

Efektívne môže byť aj zväčšenie nasávacích potrubí. V niektorých prípadoch dochádza k upchatiu potrubia alebo hadíc v blízkosti čerpadla. Vyčistite nasávacie potrubia a odstráňte nečistoty. Neprekračujte výkonové pokyny výrobcu čerpadla. Krivka čerpadla vám napovie, akú čistú kladnú nasávaciu výšku čerpadlo vyžaduje.

Pravidelná údržba čerpadla

Pravidelná údržba je najlepším spôsobom, ako sa vyhnúť kavitácii. Predlžuje životnosť čerpadla a zachováva konzistentný výkon. Základné kroky pri údržbe sú:

  • Skontrolujte filtre a sitá. Znečistené alebo zablokované filtre a sitá zväčšujú tlak vnútri čerpadla.
  • Kontrolujte potrubia a hadice, či nie sú prasknuté alebo inak poškodené, čo by mohlo narušiť chod čerpadla.
  • Monitorujte zariadenie na snímanie tlaku.
  • Vyhodnocujte krivku čerpadla a dodržiavajte požiadavky na pracovný tlak. Krivka vám tiež napovie, či čerpadlo vyhovuje požadovanému prietoku.
  • Nastavte si plán údržby na zabezpečenie správnej funkčnosti čerpadla.

Správna inštalácia na predchádzanie kavitácii

Kavitácii sa dá predísť správnym výberom a umiestnením čerpadla, aby sa udržal požadovaný tlak a prietok. Základným bodom bezchybného fungovania je udržiavať dostupnú čistú kladnú nasávaciu výšku (NPSHa) väčšiu, ako je požadovaná čistá kladná nasávacia výška (NPSHr) pri zohľadnení štyroch kľúčových premenných, ktorými sú umiestnenie čerpadla, dĺžka a priemer nasávacieho potrubia, vertikálna vzdialenosť od zdroja tekutiny k čerpadlu, resp. nasávací zdvih, a strata trením.

Umiestnenie čerpadla

Čerpadlo nainštalujte tak, aby tekutina plynulo prúdila do nasávacieho vstupu čerpadla. Uistite sa, že nasávacie potrubia vedúce k vstupu čerpadla sú primerane naklonené, aby sa zabezpečilo zaplavenie krytu čerpadla. Čerpadlá, najmä odstredivé čerpadlá pracujú najefektívnejšie, keď sa kvapalina pohybuje v plynulom, laminárnom prúdení a turbulencia akéhokoľvek druhu znižuje účinnosť čerpadla, takže umiestnenie čerpadla čo najbližšie k zdroju kvapaliny má zmysel.

Strata trením

Keď tekutina prechádza potrubím, trenie medzi ňou a vnútorným povrchom potrubia spôsobuje turbulenciu, ktorá spomaľuje tekutinu a vedie k poklesu tlaku. Dĺžka, priemer a prietok potrubia ovplyvňujú straty trením.

Ako zistiť mieru straty trením? Záleží na rôznych parametroch vrátane prietoku v sústave, viskozity, tekutiny, priemeru, povrchu a dĺžky potrubia. Čím je potrubie užšie a kratšie, tým je viskozita, a teda aj strata trením väčšia. Dobré usporiadanie potrubia zabraňuje kavitácii tým, že pomáha udržiavať konštantnú rýchlosť. Prekážky v usporiadaní potrubí ovplyvňujú rýchlosť prúdenia, čo mení tlak tekutiny a často tak vedie ku kavitácii.

Vyhnite sa zbytočným výdavkom

Aj keď je pravda, že kavitácia môže byť prospešná pre aplikácie, ako je sterilizácia chirurgických zariadení alebo rozklad znečisťujúcich látok vo vodných systémoch, nie je to niečo, čo by ste chceli riešiť v priemyselných výrobných procesoch. Preto čas venovaný prevencii kavitácie je dobre strávený čas.

Zdroje

[1] Kučík, P.: Nadmerný hluk hydraulického systému. Fluidconsult. [online]. Publikované 16. 4. 2018. Citované 22. 6. 2023. 

[2] What is pump cavitation? And four way to prevent it. Central States Industrial. [online]. Publikované 19. 7. 2022. Citované 22. 6. 2023. 

[3] Co je kavitace čerpadla a jak se tomu vyhnout? Atlas Copco. [online]. Publikované 16. 5. 2021. Citované 22. 6. 2023. 

-pev-