أخبار
الصفحة الرئيسية>أخبار>المحتوى
الصفحة الرئيسية>أخبار>المحتوى
يعد التجويف مشكلة شائعة أثناء تشغيل مضخات الطرد المركزي، والتي يمكن أن تسبب زيادة في اهتزاز المضخة والضوضاء، وانخفاض الأداء، وأضرار جسيمة للمكونات.
لا تستكشف هذه المقالة المعرفة النظرية المهنية للتجويف، ولكنها تحاول فقط استخدام لغة بسيطة نسبيًا لتقديم مقدمة مفصلة لعدة أنواع شائعة من التجويف في مضخات الطرد المركزي، ومخاطر التجويف، والتدابير شائعة الاستخدام لتحسين التجويف في الموقع.
1. أنواع التجويف
من موقع حدوثه، يمكن تقسيم التجويف إلى تجويف الشفرة، وتجويف الفجوة، والتجويف الخام، وتجويف التجويف، وتجويف التدفق العكسي.
(1) التجويف الورقي
عندما يحدث التجويف، يحدث تكوين وانفجار الفقاعات بشكل رئيسي في الجزء الأمامي والخلفي من الشفرات، والمعروف أيضًا باسم التجويف الجنيح، وهو الشكل الرئيسي للتجويف في مضخات الطرد المركزي. عندما يتم تركيب المضخة على ارتفاع كبير جدًا، حتى إذا كانت المضخة تعمل وفقًا لظروف التصميم، فمن المحتمل أن تكون منطقة الضغط المنخفض-معرضة للظهور في الجزء الخلفي من مدخل ومخرج الشفرة:
1) عندما تعمل المضخة في ظل ظروف تدفق عالية، يحدث فصل التدفق ودوامات على الحافة الأمامية للشفرات، مما يخلق ضغطًا سلبيًا قد يسبب تجويفًا في مقدمة الشفرات.
2) عندما تعمل المضخة في ظل ظروف تدفق منخفض، يتم إنشاء دوامات على الجزء الخلفي من الشفرات، مما يؤدي إلى إنشاء منطقة ضغط منخفضة- ويتسبب في حدوث تجويف في الجزء الخلفي من الشفرات.
(2) فجوة التجويف
ويشير إلى التجويف الذي يتشكل عندما يتدفق السائل عبر قناة أو فجوة ضيقة، مما يتسبب في زيادة محلية في سرعة التدفق وانخفاض في الضغط على ضغط التبخير لمكونات التدفق.
عند الفجوة بين الحلقة المقاومة للتآكل في غلاف مضخة الطرد المركزي والحافة الخارجية (لوحة الغطاء) للمكره، وتحت فرق الضغط (خاصة فرق الضغط الكبير) على جانبي مدخل ومخرج المكره، يتدفق السائل الموجود على جانب المخرج مرة أخرى بسرعة عالية، مما يتسبب في انخفاض الضغط المحلي والتجويف
في الفجوة الصغيرة بين الحافة الخارجية لشفرات مضخة التدفق المحوري وغلاف المضخة، تحت تأثير فرق الضغط بين الجزء الأمامي والخلفي للشفرات، يمكن أن تؤدي سرعة التدفق العكسي العالية للسائل في الفجوة أيضًا إلى انخفاض الضغط المحلي، مما يؤدي إلى تجويف عند الحافة الخارجية المقابلة للشفرات في غلاف المضخة، وتشكيل منطقة تجويف على شكل قرص العسل وسطح خشن عند الحافة الخارجية للمكره والشفرات.
(3) التجويف الخام
يشير التجويف الخشن إلى توليد دوامات أسفل النتوءات عندما يتدفق السائل عبر السطح غير المستوي لمكونات التدفق الخشن داخل غلاف المضخة، مما يتسبب في انخفاض الضغط المحلي ويؤدي إلى التجويف.
أثناء صب ومعالجة مكونات تدفق المضخة، قد يتسبب عدم استواء السطح وفتحات الرمل وفتحات الهواء وما إلى ذلك في حدوث تغييرات مفاجئة في حالة التدفق المحلي ويؤدي إلى التجويف.
(4) تجويف التجويف
يشير التجويف في التجويف إلى تكوين شريط دوامة حلزوني في غرفة الشفط عند مدخل المضخة بسبب سوء ظروف مدخل المياه أو عدم كفاية عمق الغمر. عندما ينخفض الضغط المركزي للحزام الدوامي إلى ضغط التبخير، سيحدث التجويف أيضًا، مصحوبًا باهتزاز قوي.
(5) التجويف الارتجاعي
بشكل عام، الشرط الأساسي للتجويف هو NPSHa
عندما يكون معدل تدفق الضخ منخفضًا جدًا أو يكون ضغط المدخل مرتفعًا جدًا، يحدث التدفق العكسي. عندما يكون معدل تدفق الضخ منخفضًا جدًا، يحدث ارتجاع داخلي عند مدخل المكره؛ عندما يكون ضغط مدخل المضخة مرتفعًا جدًا، يحدث ارتجاع داخلي عند مخرج المكره. يسبب الارتجاع الداخلي زيادة في معدل تدفق السائل حتى ينتج التبخر فقاعات، والتي تنفجر بعد ذلك تحت ضغط محيطي أعلى. عندما يحدث تدفق داخلي عكسي عند منفذ الشفط، سيتم إصدار ضوضاء طقطقة غير منتظمة حول منفذ الشفط للمضخة، مصحوبًا بصوت تفجير عالي الشدة-.
يمكن تحسين التجويف الارتجاعي بشكل عام من خلال الطرق التالية:
1) زيادة معدل تدفق الإخراج للمضخة.
2) تركيب ممر جانبي بين مدخل ومخرج المضخة (هذه الطريقة يصعب على العملاء قبولها في التطبيقات العملية).
3) تحسين هيكل المكره (تقليل مساحة مدخل المكره).
2. مخاطر التجويف
(1) تدهور الأداء، تلف خطوط الأنابيب
التجويف يمكن أن يقلل بشكل كبير من أداء المضخة. عادة، بالنسبة لمضخات الطرد المركزي، عندما ينخفض ضغط المدخل إلى حد معين، سينخفض أداءها بشكل حاد، وهو ما يُعرف أيضًا بكسر التجويف. يمكن أن يسبب التجويف أيضًا عدم استقرار داخل السائل، مما قد يؤدي إلى تذبذبات في التدفق والضغط. وبمساعدة هذه التذبذبات، قد تتسبب في تلف المضخة وخطوط أنابيب الدخول والخروج الخاصة بها.
(2) أضرار جسيمة لمكونات التيار الزائد للمضخة
التجويف يمكن أن يسبب ضررا لسطح المكونات. عندما تنفجر الفقاعات، يولد السائل المحيط ضغطًا عاليًا للغاية (ضغط الذروة) يصل إلى 49 ميجا باسكال. عندما تتجاوز القوة الهيدروليكية للتجويف قدرة المادة على مقاومة هذا التأثير، يمكن أن يؤدي ذلك إلى فشل إجهاد مادة الجدار المحلية وانفصال المواد السطحية. يحدث التجويف في وقت واحد مع التآكل الكيميائي والكهروكيميائي. يبلغ حجم الحفر الناتجة عن التآكل والتشوه البلاستيكي للمواد في المرحلة المبكرة من التجويف حوالي 10 ميكرومتر إلى 50 ميكرومتر، خاصة بالنسبة لبعض المواد ذات المقاومة الضعيفة للتآكل، والتي قد تظهر هياكل تشبه قرص العسل تحت -تجويف طويل الأمد.
(3) توليد الاهتزاز والضوضاء
في اللحظة التي تتكثف فيها الفقاعة وتتقلص وتنفجر، يملأ السائل الموجود حول الفقاعة الفراغ بسرعة عالية (يتكون من تكثيف الفقاعة وتمزقها)، مما يولد نبضات ضغط وبالتالي إثارة اهتزازات وضوضاء. يتراوح تردد ضوضاء التجويف عمومًا بين 10 كيلو هرتز و100 كيلو هرتز، في حين أن تردد ضوضاء التجويف الناتج عن الارتجاع ونبض الضغط يبلغ حوالي بضع مئات هرتز، مما يجعل الأذن البشرية حساسة بشكل خاص. في الوقت نفسه، يمكن أن يحفز التجويف أيضًا الاهتزاز، ويكون التردد الرئيسي للاهتزاز الناتج عن التجويف عمومًا حوالي 1 كيلو هرتز.
لا يتميز التجويف بمستويات ضوضاء عالية فحسب، بل يتميز أيضًا بمؤشرات الاهتزاز مثل عدم كفاية صلابة قاعدة المضخة ودعم خط الأنابيب الضعيف، مما قد يسبب رنينًا هيكليًا؛ بعد تركيب المضخة، تمتلئ القاعدة بالخرسانة، وتكون صلابة دعم خط الأنابيب كافية، والتي لا تسبب عمومًا ظاهرة اهتزاز قوية. ومع ذلك، من خلال قياس الاهتزاز على جسم المضخة، يكون مكون التردد العالي-لتردد الاهتزاز الناتج عن التجويف هو المهيمن، وتكون قيمة تسارع الاهتزاز أعلى من إزاحة الاهتزاز وسرعة الاهتزاز.
3. التدابير المشتركة لتحسين أداء التجويف
(1) تدابير لتحسين الأداء المضاد للتجويف لمضخات الطرد المركزي نفسها
1) تحسين تصميم منفذ الشفط للمضخة
عن طريق طحن المكره، يمكن زيادة منطقة التدفق؛
زيادة نصف قطر الانحناء لقسم المدخل من لوحة غطاء المكره لتقليل التسارع السريع وانخفاض الضغط لتدفق السائل؛
تقليل سمك مدخل الشفرة بشكل مناسب وتقريب مدخل الشفرة (تلميع رأس الشفرة، وشحذها لتقليل فقدان تأثير المدخل وتقليل حساسية زاوية المدخل، ويمكن تقليل بدل التجويف اللازم بحوالي 0.5 متر)، مما يجعلها قريبة من الشكل الانسيابي، وكذلك تقليل التسارع وانخفاض الضغط حول رأس الشفرة؛
تحسين نعومة سطح المكره ومدخل الشفرة لتقليل فقدان المقاومة؛
قم بتمديد حافة مدخل الشفرة باتجاه مدخل المكره للسماح بتدفق السائل بتلقي العمل مسبقًا وزيادة الضغط.
2) إضافة عجلة الحث الأمامية
اجعل تدفق السائل يعمل مسبقًا في عجلة الحث الأمامية لزيادة ضغط تدفق السائل (يتطلب هذا المخطط تغييرات هيكلية وإعادة معايرة معلمات التصميم المختلفة).
3) اعتماد المكره شفط مزدوج
زيادة مساحة مدخل المكره وتقليل معدل تدفق السائل الداخل (انخفاض معدل التدفق وزيادة الضغط).
4) استخدام زاوية هجوم إيجابية أكبر قليلاً
لزيادة زاوية مدخل الشفرة، قم بتقليل الانحناء عند مدخل الشفرة، وتقليل انسداد الشفرة، وبالتالي زيادة مساحة المدخل؛
تحسين ظروف العمل في ظل ظروف التدفق العالي لتقليل خسائر التدفق. لكن زاوية الهجوم الإيجابية لا ينبغي أن تكون كبيرة جدًا، وإلا فإنها ستؤثر على الكفاءة.
5) استخدام مضخة منخفضة السرعة-.
كلما انخفضت سرعة الدوران، كلما كان NPSHr أصغر.
6) استخدام المواد المضادة للتجويف
لقد أثبتت الممارسة أنه كلما زادت قوة المادة وصلابتها وصلابتها، كان ثباتها الكيميائي أفضل، وكانت مقاومتها للتجويف أقوى.
(2) تدابير لزيادة بدل التجويف للجهاز
1) زيادة ضغط مستوى السائل في خزان التخزين قبل المضخة لتحسين بدل التجويف الفعال.
2) تقليل ارتفاع تركيب المضخة في جهاز الشفط، خاصة عند نقل الماء الساخن كوسيط، ومراعاة العلاقة بين ارتفاع الشفط ودرجة الحرارة المتوسطة.
3) استبدل جهاز الشفط بجهاز التدفق العكسي.
4) تقليل فقدان التدفق في خط أنابيب الشفط قبل المضخة. إذا أمكن، قم بتقصير خط الأنابيب ضمن النطاق المطلوب، واستخدم قطر خط أنابيب الشفط المناسب ومنطقة ترشيح المرشح (إن وجدت) لتقليل معدل التدفق في خط الأنابيب، وتقليل عدد الانحناءات والصمامات، وزيادة فتح الصمام قدر الإمكان.
5) إذا كانت فجوة التجويف شديدة، يمكن اعتماد طريقة حفر ثقوب التوازن على المكره لتقليل معدل تدفق التسرب والتخفيف من درجة التجويف. فتحات التوازن الموجودة على الشفرات لها تأثير مدمر ومتداخل على تدفق السائل المحقون عند مدخل المكره. يجب ألا تقل مساحة فتحات التوازن عن 5 أضعاف مساحة خلوص حلقة الختم لتقليل معدل تدفق التسرب، وبالتالي تقليل التأثير على تدفق السائل الرئيسي وتحسين قدرة المضخة على مقاومة التجويف.
6) أثبتت التجربة أن البدء من آلية التجويف، وإضافة كمية مناسبة من الغاز إلى منفذ الشفط يمكن أن يعطل ظروف حدوث التجويف. ومع ذلك، فإن استخدام تجديد الهواء لمنع تجويف المضخة يعد أمرًا تقنيًا للغاية، ولا يمكن تحقيق نتائج جيدة إلا مع حجم تجديد الهواء المناسب وموقعه وطريقةه. وإلا فإنه سيؤدي إلى انخفاض كبير في معدل التدفق والرأس وكفاءة المضخة، بل ويؤدي إلى انقطاع التدفق وعواقب سلبية أثناء التشغيل.
وبالنظر إلى صعوبة التحكم في الكمية المناسبة من إمداد الهواء والقياس الدقيق، إلى جانب ممارسة المؤلف، فمن المستحسن استخدام صمام إبرة يمكنه ضبط معدل التدفق لصمام إمداد الهواء. أثناء الضبط في-الموقع، يمكن استخدام ضوضاء التجويف للتمييز: ضبط حجم السحب من خلال صمام الإبرة حتى يتم تقليل ضوضاء التجويف إلى الحد الأدنى (بعض الأنظمة يمكن أن تزيل الضوضاء تمامًا، ولكن بعض الأنظمة يمكنها فقط تقليل ضوضاء التجويف، وليس إزالتها تمامًا)، ثم اضبط صمام الإبرة مرة أخرى قليلاً لتقليل حجم السحب، وراقب التشغيل لفترة من الوقت حتى لا تحدث أي خلل في الأداء في ظل ظروف تشغيل محددة مختلفة، ثم قم بقفل فتحة صمام الإبرة. لا ينبغي لهذه الطريقة أبدًا خفض الصوت إلى أدنى مستوى! إذا كان ضغط المدخل موجبًا عندما تتوقف المضخة عن العمل، فيجب تركيب صمام فحص لمنع التسرب.
7) وجدت الأبحاث أنه عندما يحتوي الوسط على غازات متطايرة وجزيئات صلبة مثل الرمل، فإن أداء التجويف للمضخة سينخفض. لضمان عدم تعرض المضخة للتجويف، يجب تقليل ارتفاع الشفط للمضخة بما لا يقل عن 4.2 متر من الارتفاع المحسوب للمياه النظيفة. وهذا يستحق الاهتمام به في الصناعة البلدية.
