Кавитация насоса: что это, чем опасна и как избежать

Кавитация возникает, когда давление на входе насоса падает настолько, что вода частично вскипает, образуя пузырьки пара. Схлопываясь, они создают микроудары, которые со временем разрушают рабочее колесо и снижают подачу. Сопровождается характерным шумом и вибрацией.

Что такое кавитация простыми словами

Кавитация — это образование и схлопывание паровых пузырьков в потоке жидкости из-за местного падения давления. Когда давление на входе в насос опускается ниже давления насыщенных паров, вода буквально «вскипает» на месте, образуя пузырьки пара; попадая в зону высокого давления, они мгновенно схлопываются. Эти микровзрывы создают ударные нагрузки на рабочее колесо и корпус, шум, вибрацию и постепенно разрушают металл. Кавитация опасна тем, что развивается незаметно и подтачивает насос изнутри, поэтому важно понимать её причины и не допускать условий, при которых она возникает. Насколько насос далёк от этой границы, показывает кавитационный запас (NPSH).

Почему возникает кавитация

• Недостаточный подпор на всасе. Слишком большая высота всасывания или малый уровень жидкости снижают давление на входе.
• Засор всасывающей части. Забитая решётка или трубопровод создают разрежение и провоцируют кавитацию.
• Работа вне рабочей зоны. Если рабочая точка смещена, режим может стать кавитационным.
• Высокая температура жидкости. Чем горячее вода, тем ниже порог парообразования.
• Подсос воздуха. Негерметичный всас нарушает сплошность потока.

Признаки и последствия

Кавитацию узнают по характерному шуму (будто насос перекачивает гравий), повышенной вибрации, падению подачи и напора. Со временем на рабочем колесе появляются раковины и эрозия — металл выкрашивается под ударами схлопывающихся пузырьков. Последствия схожи с абразивным износом: падает эффективность, растёт нагрузка, сокращается ресурс. Если не устранить причину, кавитация приводит к разрушению проточной части и снижению подачи вплоть до ситуации, когда насос почти не качает воду. Как отличить кавитацию от других причин шума и тряски, разобрано в статье о вибрации насоса.

Кавитация насоса и срыв подачи

При развитой кавитации пузыри пара занимают часть каналов колеса, и насос уже не держит поток: напор и подача падают скачком. Это называют срывом подачи. У погружного насоса похожий срыв бывает и без кавитации — когда уровень опускается к входу, насос захватывает воздух и начинает «хрипеть». В обоих случаях помогает одно: поднять уровень над насосом или уменьшить подачу. Про работу при низком уровне — в статье об остаточном уровне откачки.

Как предотвратить кавитацию

Профилактика сводится к обеспечению достаточного давления на всасе и чистоты потока. Насос погружают на достаточный уровень, не допускают работы при минимальном слое жидкости, следят за чистотой всасывающей решётки и герметичностью всасывающей линии. Важно, чтобы насос работал в своей рабочей зоне по напору и подаче, а не на грани характеристики. Для горячих жидкостей учитывают повышенный риск парообразования. Эти меры не дают давлению упасть до порога кавитации.

Кавитация и сухой ход — в чём разница

Кавитацию иногда путают с сухим ходом, но это разные явления. Сухой ход — это работа без достаточного слоя жидкости, когда пропадает охлаждение и смазка. Кавитация — это парообразование в потоке из-за падения давления, при котором жидкость есть, но её сплошность нарушена. Оба режима вредны и оба часто связаны с низким уровнем и засором, поэтому меры профилактики во многом совпадают: достаточный уровень, чистый всас и работа в правильном режиме.

Что делать, если кавитация уже началась

Если насос начал шуметь «как будто перекачивает гравий», вибрировать и терять подачу, действовать нужно сразу, не дожидаясь разрушения рабочего колеса. Первым делом снижают нагрузку и проверяют самые вероятные причины: достаточен ли уровень жидкости, не оголяется ли всас, не забита ли всасывающая решётка и трубопровод, нет ли подсоса воздуха через негерметичные соединения. Часто достаточно опустить насос глубже, обеспечив нормальный подпор, очистить всасывающую часть и восстановить герметичность линии — и режим приходит в норму. Если насос работает вне своей характеристики, его переводят в рабочую зону, скорректировав напор и подачу под фактическую трассу. Продолжать эксплуатацию с явными признаками кавитации нельзя: каждая минута такой работы выкрашивает металл проточной части и приближает дорогой ремонт. После устранения причины стоит осмотреть рабочее колесо на предмет эрозии — если повреждения уже появились, изношенную деталь при необходимости меняют, а условия эксплуатации корректируют так, чтобы кавитация не повторялась.

Производитель оборудования — шведская компания Grindex.

Отчего возникает

• недостаток воды на входе / частичный сухой ход;
• слишком высокое сопротивление на всасе;
• работа далеко за пределами рабочей точки;
• засор входа.

Признаки

• треск/шум «как будто качает гравий»;
• вибрация;
• падение подачи;
• ускоренный износ колеса.

Как избежать

1. обеспечьте достаточный уровень воды на входе (поплавок);
2. не занижайте диаметр и не удлиняйте чрезмерно трассу (напорный рукав);
3. подбирайте насос под рабочую точку (расчёт);
4. держите вход чистым.

Чем опасна

Длительная кавитация необратимо разрушает проточную часть. Если слышите характерный треск — остановите насос и найдите причину. Подробнее об износе — замена колеса.

Запчасти, сервис и подбор

Оригинальные запчасти, гарантия и сервис, ремонт. Новая модель — подбор под задачу и КП.