Skip to main content
  1. Главная
  2. Тренинг и источники
  3. Теория пара
  4. Кавитация в конденсатных насосах

Проблемы при отводе конденсата

Кавитация в конденсатных насосах

Кавитация в конденсатных насосах

Конденсатные насосы разработаны специально для перекачивания жидкости. Таким образом, если бы перед ними стояла задача транспортировки пара с более низкой плотностью, насосы оказались бы не особо эффективными, а пар бы не перемещался.

Эта проблема возникает при образовании кавитации в конденсатных насосах. Кавитация — это образование паровых полостей внутри перекачиваемой жидкости, что приводит к снижению плотности смеси жидкости и газа. Такое смешение фаз уменьшает эффективность работы насоса, снижая его способность перекачивать жидкость и вызывая дальнейшие осложнения. В мире пара проблемы кавитации обычно встречаются в электрических насосах для сбора конденсата.

Причина кавитации в конденсатных насосах

Кавитация, в частности, заключается в превращении конденсата внутри насоса в пар, и ее не следует путать с проблемами, вызванными потоками пара, поступающими извне насоса. Учитывая это, в данном разделе будут более подробно рассматриваться механизм фазового перехода от жидкости к пару внутри насоса, причины фазового перехода и практические методы предотвращения кавитации.

Когда вода приближается к точке кипения, часть жидкости превращается в пар. В насосной системе это может происходить в областях с относительно более низким давлением внутри насоса. Обычно область низкого давления создается за счет вращения рабочего колеса насоса. Более высокая скорость соответственно приводит к падению статического давления, а по мере увеличения скорости конденсата давление уменьшается. В результате горячий конденсат превращается в пар, образуя паровую пустоту или полость.

Существует несколько возможных факторов, связанных с допускаемым кавитационным запасом (ДКЗ), которые могут повлиять на запаривание насоса:

  • Высокая температура конденсата приводит к увеличению частоты запариваний внутри насоса
  • Высокоскоростные насосы создают соответственно более высокую скорость конденсата на рабочем колесе насоса и, следовательно, вызывают более высокие локальные падения давления (например, 3500 об/мин против 1750 об/мин)
  • Недостаточная высота заполнения на входе в насос не может предотвратить запаривание (не обеспечивает достаточный статический напор для конденсата в улитке)
  • В некоторых редких случаях ограниченный размер входной трубы может привести к значительному падению давления на входе насоса.

В таких случаях объем локального выпара велик, но содержание скрытой теплоты по отношению к общей массе смеси низкое. Затем, когда выпар продолжает смешиваться с конденсатом, образовавшиеся внутри жидкости полости для выпара быстро и достаточно сильно захлопываются. Быстрые захлопывания создают ударные волны, которые приводят к слышимым звукам. Эти звуки часто являются первым индикатором для персонала предприятия о возникновении кавитации.

Как кавитация возникает в насосе

Повреждения, вызванные кавитацией

Звуки кавитации — это первый внешний признак возможных внутренних повреждений насоса. Эти звуки похожи на те, что издают камешки в банке при встряхивании. Кавитация может привести к повреждению не только самого насоса, но также трубопроводов и другого сопутствующего оборудования.

Быстрое образование и сжатие паровых полостей, которые образуются в результате кавитации, повреждают внутренние поверхности насосов и трубопроводов, вызывая эрозию и утоньшение рабочих колес и корпуса насоса. Кроме того, при неэффективной перекачке конденсат скапливается, создавая идеальную среду для возникновения коррозии. Коррозия трубопроводов и оборудования из-за накопления конденсата и эрозия рабочего колеса и других компонентов насоса представляют собой две формы повреждения, которые не всегда можно наблюдать снаружи насоса. К счастью, можно принять меры, чтобы избежать таких скрытых проблем.

Кавитационное повреждение рабочего колеса насоса

Механизм и методы борьбы

Как вы, вероятно, уже знаете, установка вентиляционных отверстий или другого оборудования для удаления газов не поможет предотвратить кавитацию, поскольку эти решения предназначены для удаления газов, попавших в систему извне, и не устранят основную причину кавитации. Чтобы предотвратить кавитацию, важно избежать образования паровых полостей внутри насоса.

Даже когда температура конденсата, поступающего в насос, значительно ниже температуры кипения, риск кавитации все еще велик, так как часть жидкости может мгновенно испариться. Запаривание может происходить из-за небольшого повышения температуры или падения давления при изменении давления пара, при сбросе нескольких единиц оборудования в общий конденсатный коллектор, при открытии байпасных клапанов или при отсутствии устранения утечек в конденсатоотводчике.

Точка кипения относительно температуры и давления

Расчет доступного допускаемого кавитационного запаса (ДДКЗ) и тщательный выбор насосов с совместимым требуемым допускаемым кавитационным запасом (ТДКЗ) могут помочь уменьшить случаи кавитации и связанных с ней повреждений. Но все же существует множество промышленных процессов, где ДДКЗ для недорогих электрических насосов не определен. Повышение температуры конденсата может вызвать кавитацию в любом насосе с центробежной силой, если доступное значение ДКЗ (Д) ниже требуемого ДКЗ (Т), поэтому необходимо учитывать несколько причинных факторов.

В этой статье мы не рассматриваем процесс сброса электрических конденсатных насосов, но вскользь затрагиваем соответствующее требование для точного расчета полного динамического напора (ПДН) для системы, чтобы можно было выбрать насос с надлежащим общим давлением нагнетания (ОДН). Часто насос, который идеален по параметрам ДДКЗ, не является лучшим для с точки зрения параметров ПДН, но, возможно, это тема для другой статьи по теории пара.