کاویتاسیون چیست؟ جلوگیری از کاویتاسیون در پمپ

در پاسخ به این پرسش که کاویتاسیون چیست ، باید گفت کاویتاسیون پدیده‌ای فیزیکی است که زمانی رخ می‌دهد که فشار مایع در یک نقطه از سیستم به حدی پایین بیاید که مایع به بخار تبدیل شود. این بخار به‌سرعت منفجر می‌شود و باعث ایجاد حفره‌ها و ضربه‌هایی در سطح فلز می‌گردد.

این اتفاق در پمپ‌ها، شیرآلات و توربین‌ها به‌شدت مخرب است و در صورت تکرار می‌تواند منجر به آسیب‌های جبران‌ناپذیر شود. به همین دلیل شناخت، پیشگیری و کنترل کاویتاسیون در صنعت اهمیت بسیار زیادی دارد.

کاویتاسیون چیست و چگونه ایجاد می ‌شود؟

زمانی که فشار سیال در ورودی پمپ یا در مسیر عبور آن کاهش شدید پیدا می‌کند، حباب‌های بخار در مایع به وجود می‌آیند. وقتی این حباب‌ها وارد نواحی پرفشار می‌شوند، ناگهان می‌ترکند و انرژی زیادی آزاد می‌کنند. این انرژی، به صورت نقطه‌ای به بدنه پمپ یا پره‌ها ضربه وارد می‌کند.

به طور مثال در یک سیستم خنک‌کننده‌ی صنعتی، اگر پمپ آب سرد به‌درستی هواگیری نشود، فشار ورودی کاهش می‌یابد. این کاهش فشار، منجر به ایجاد کاویتاسیون در پمپ شده و عمر مفید پمپ را به‌شدت کاهش می‌دهد.

تاثیر کاویتاسیون بر عملکرد تجهیزات

جلوگیری از کاویتاسیون در پمپ

برای جلوگیری از کاویتاسیون در پمپ، رعایت چند نکته‌ی ساده ولی حیاتی ضروری است. این موارد علاوه بر حفظ سلامت پمپ، از اتلاف انرژی و هزینه‌های تعمیرات نیز جلوگیری می‌کنند.

چک‌لیست جلوگیری از کاویتاسیون در پمپ:

• ارتفاع مکش (NPSH) مناسب را رعایت کنید.
• مسیر مکش پمپ را کوتاه و بدون پیچ و خم طراحی کنید.
• فیلترها و صافی‌ها را به‌موقع تمیز کنید.
• از عملکرد در دبی‌های خیلی پایین یا خیلی بالا پرهیز کنید.
• دمای مایع را کنترل کنید تا از تبخیر ناخواسته جلوگیری شود.

ارتباط کاویتاسیون با طراحی پمپ

یکی از مهم‌ترین عوامل مؤثر در جلوگیری از کاویتاسیون، انتخاب صحیح نوع پمپ و طراحی دقیق سیستم است. به‌عنوان مثال، استفاده از پمپ هیدرولیک پره ای در مدارهایی که فشار به‌طور ناگهانی تغییر می‌کند، انتخاب مناسبی نیست، زیرا این پمپ‌ها در برابر کاویتاسیون حساس‌ترند.

پمپ هیدرولیک پره ای برای کاربردهای کم‌فشار و نیاز به دبی یکنواخت مناسب است، ولی در صورتی که در طراحی سیستم به NPSH موردنیاز توجه نشود، احتمال وقوع کاویتاسیون بالا می‌رود.

نقش شیرآلات در کاویتاسیون چیست ؟

استفاده از شیرآلات هیدرولیک نامناسب یا معیوب در مسیر سیال، می‌تواند باعث افت ناگهانی فشار شده و شرایط لازم برای ایجاد کاویتاسیون را فراهم کند.

به‌عنوان مثال، یک شیر کنترل که به‌صورت ناگهانی بسته شود، افت فشار پشت شیر را افزایش داده و به حباب‌سازی در سیال منجر می‌شود. این موضوع در شیرهای سوزنی و کنترل جریان بسیار اهمیت دارد.

راهکارهای مهندسی برای مقابله با کاویتاسیون چیست ؟

در ادامه چند راهکار تخصصی برای مهندسین طراحی آورده شده است:

کاویتاسیون در پمپ‌ های سانتریفیوژ

کاویتاسیون در پمپ‌های سانتریفیوژ یکی از رایج‌ترین و خطرناک‌ترین مشکلات عملکردی است که در صنایع مختلف با آن مواجه می‌شویم. این پدیده زمانی رخ می‌دهد که فشار سیال در قسمت مکش پمپ به زیر فشار بخار آن برسد، و در نتیجه، حباب‌های بخار درون سیال تشکیل شوند. با ورود این حباب‌ها به ناحیه‌ای با فشار بالاتر (مانند پره‌های پمپ)، حباب‌ها به‌طور ناگهانی منفجر می‌شوند و ضربه‌هایی کوچک اما مخرب به سطوح داخلی وارد می‌کنند.

در پمپ‌ سانتریفیوژ، این اتفاق معمولاً در ناحیه ورودی پروانه (impeller) رخ می‌دهد. علائم کاویتاسیون شامل لرزش شدید، تولید صداهای غیرعادی شبیه به “ترق‌تروق”، افت فشار و کاهش دبی خروجی پمپ است. ادامه‌ی این شرایط می‌تواند منجر به فرسایش پره‌ها، آسیب به یاتاقان‌ها و حتی خرابی کامل پمپ شود.

برای جلوگیری از این مشکل، رعایت نسبت NPSH (ارتفاع خالص مکش مثبت) الزامی است. همچنین طراحی دقیق مسیر مکش، جلوگیری از وجود هوا در سیستم، و انتخاب درست نوع پمپ بر اساس شرایط کاری، از جمله راهکارهای مؤثر در جلوگیری از کاویتاسیون در پمپ‌های سانتریفیوژ هستند.

سخن پایانی 

در پاسخ به سوال « کاویتاسیون چیست »، می‌توان آن را دشمن پنهان پمپ‌ها و سیستم‌های هیدرولیک دانست. این پدیده باعث خوردگی، لرزش، افت راندمان و در نهایت خرابی تجهیزات می‌شود. شناخت عوامل موثر و رعایت نکات پیشگیرانه مانند طراحی مناسب، انتخاب صحیح پمپ و شیرآلات، و نگهداری اصولی، مهم‌ترین اقدام در جلوگیری از کاویتاسیون در پمپ است.

اگر در طراحی یا نگهداری سیستم‌های هیدرولیک فعالیت دارید، حتماً به پارامترهای فشار و شرایط کاری توجه کنید و در صورت نیاز از مشاوره‌ی شرکت‌های متخصص مانند شرکت سپهر آسیا بهره بگیرید.