چرا پمپ وارمن ممکن است دچار کاویتاسیون شود و راه حل آن چیست؟

مقدمه

در پمپ‌های وارمن ـ که از مهم‌ترین پمپ‌های اسلاری در صنایع معدنی، شیمیایی، سرامیک و نیروگاهی هستند ـ بروز کاویتاسیون (Cavitation) یکی از خطرناک‌ترین پدیده‌هایی است که می‌تواند هم عملکرد هیدرولیکی را مختل کند و هم به اجزای داخلی پمپ آسیب جدی وارد سازد. کاویتاسیون زمانی رخ می‌دهد که فشار سیال در بخش‌های خاصی از پمپ به کمتر از فشار بخار آن برسد، حباب‌های بخار تشکیل ‌شوند و سپس در ناحیه پرفشار مجدداً تخریب (Collapse) شوند. این فرایند تخریب‌شونده انرژی زیادی آزاد می‌کند و موجب فرسودگی سریع قطعات، لرزش، افت دبی و کاهش راندمان می‌شود. در ادامه، دلایل اصلی وقوع کاویتاسیون در پمپ وارمن و راه‌حل‌های عملی رفع آن به‌صورت کامل بررسی می‌شود.

دلایل اصلی کاویتاسیون در پمپ وارمن

۱. NPSH ناکافی (کمبود هد مکش خالص موردنیاز)

رایج‌ترین علت کاویتاسیون در تمامی پمپ‌ها، به‌ویژه پمپ‌های اسلاری وارمن، کمبود NPSHa نسبت به NPSHr است. اگر هد مکش در دسترس کمتر از هد مکش موردنیاز باشد، سیال در ورودی پروانه دچار افت فشار شده و حباب تشکیل می‌شود. عواملی که موجب کاهش NPSHa می‌شوند عبارت‌اند از:

• مکش طولانی یا لوله‌کشی نامناسب
• وجود زانویی زیاد قبل از پمپ
• انسداد نسبی خط مکش
• ارتفاع زیاد پمپ نسبت به سطح سیال مخزن

پمپ‌های وارمن برای اسلاری‌های سنگین طراحی شده‌اند و معمولاً به NPSH بیشتری نسبت به پمپ‌های آب‌بر نیاز دارند، بنابراین عدم توجه به این نکته موجب کاویتاسیون می‌شود.

۲. ورود هوا یا گاز به خط مکش

نشت هوای محیط از طریق اتصالات، اورینگ‌ها، فلنج‌ها یا نشتی در لوله مکش، به‌راحتی باعث کاهش فشار و تشدید تشکیل حباب می‌شود. حضور هوا علاوه‌بر ایجاد کاویتاسیون، باعث افت شدید راندمان و ناپایداری فشار خروجی پمپ می‌شود.

۳. دمای بالای سیال

با افزایش دمای سیال، فشار بخار آن بالا می‌رود و امکان رسیدن فشار به نقطه بخار در ناحیه چشم پروانه بیشتر می‌شود. در اسلاری‌هایی که دمای عملیاتی بالاتر از ۶۰–۷۰ درجه دارند، احتمال کاویتاسیون بسیار افزایش می‌یابد.

۴. گرفتگی یا محدودشدن مسیر مکش

در پمپ‌های وارمن که معمولاً با اسلاری‌های ساینده کار می‌کنند، انسداد به‌علت تجمع مواد جامد امری رایج است.
انسداد در:

• استرینر
• صافی مکش
• لوله مکش
• ولوهای نیمه‌باز
  می‌تواند باعث کاهش فشار ورودی و ایجاد کاویتاسیون شود.

۵. سرعت چرخش بیش از حد پروانه

اگر سرعت پمپ از مقدار طراحی شده بیشتر شود، فشار در ورودی پروانه به‌شدت افت می‌کند. این حالت ممکن است در مواقع زیر رخ دهد:

• استفاده از موتور با دور بالاتر
• تنظیم اشتباه در اینورتر
• استفاده از پروانه بزرگ‌تر بدون تنظیم دور

۶. ارتفاع مکش زیاد (Suction Lift بالا)

هرچه فاصله عمودی پمپ نسبت به سطح مایع بیشتر شود، NPSHa کاهش می‌یابد. پمپ وارمن اگر بالاتر از حد مجاز نصب شود، تقریباً همیشه دچار کاویتاسیون خواهد شد.

۷. طراحی نامناسب مخزن یا چیدمان خط مکش

طراحی غیراصولی می‌تواند جریان را آشفته و ناپایدار کند. برای مثال:

• مکیدن سیال از نزدیکی کف مخزن
• وجود تلاطم شدید
• عدم وجود صفحات آرام‌کننده (Baffle)

این عوامل باعث ورود هوا و کاهش فشار ورودی می‌شوند.

آثار و نشانه‌های کاویتاسیون در پمپ وارمن

تشخیص کاویتاسیون اهمیت زیادی دارد. مهم‌ترین نشانه‌ها عبارت‌اند از:

• صدای تق‌تق شبیه برخورد سنگ‌ریزه
• لرزش شدید پمپ
• کاهش فشار و دبی خروجی
• فرسودگی سریع پروانه، چشم پروانه و ولوت
• افزایش دمای یاتاقان‌ها
• کاهش راندمان کلی پمپ

راه‌حل‌های عملی برای جلوگیری از کاویتاسیون در پمپ وارمن

۱. افزایش NPSH در دسترس (NPSHa)

این اقدام مهم‌ترین و موثرترین راه‌حل است. برای افزایش NPSHa می‌توان:

• کاهش طول و پیچیدگی خط مکش

تا حد امکان خط مکش کوتاه، مستقیم و با حداقل زانویی باشد.

• بزرگ‌تر کردن قطر لوله مکش

افزایش قطر باعث کاهش سرعت و افت فشار می‌شود.

• نصب پمپ در پایین‌ترین ارتفاع ممکن

کم کردن ارتفاع مکش، هد در دسترس را افزایش می‌دهد.

• حذف یا تمیزکردن استرینر و صافی‌ها
• اطمینان از بازبودن کامل شیر مکش

۲. کاهش NPSH موردنیاز (NPSHr)

گاهی نمی‌توان شرایط نصب را تغییر داد، پس باید NPSHr پمپ کاهش یابد. این کار با:

• کاهش سرعت چرخش پمپ
• تعویض پروانه با مدل کوچک‌تر
• استفاده از طراحی‌های خاص وارمن با NPSHr کمتر
  ممکن می‌شود.

۳. جلوگیری از ورود هوا

برای حذف ورود هوا می‌توان:

• سفت‌کردن تمامی اتصالات
• تعویض اورینگ‌ها و گسکت‌ها
• استفاده از آب‌بندهای مناسب
• هواگیری منظم پمپ
  را انجام داد.

۴. کنترل دمای سیال

اگر دمای سیال بیش از حد بالا باشد:

• باید از مبدل حرارتی استفاده شود
• یا فشار ورودی افزایش یابد
  تا فشار بخار کاهش یابد.

۵. تمیزکردن مسیر مکش

در پمپ‌های اسلاری وارمن که حمل ذرات درشت و ساینده دارند، لازم است:

• صافی‌ها به‌طور منظم تمیز شوند
• مسیر مکش از تجمع مواد پاک شود
• مخزن مرتب رسوب‌زدایی شود

۶. بهینه‌سازی طراحی مخزن و خط مکش

• نصب صفحات آرام‌کننده
• طراحی خروجی مکش با فاصله مناسب از کف
• جلوگیری از گرداب (Vortex)
• استفاده از قیف مکش با ورودی نرم

۷. استفاده از تجهیزات پایش (Monitoring)

• سنسور فشار ورودی
• سنسور لرزش
• سنسور دما و جریان
  کمک می‌کنند قبل از وقوع خرابی، کاویتاسیون تشخیص داده شود.

دلایل رایج کاویتاسیون و راه‌حل‌ها

برای کسب اطلاعات بیشتر و یا ثبت سفارش می توانید با ما در تماس باشید.