إجراءات للتخفيف من التجويف في المضخات
إجراءات للتخفيف من التجويف في المضخات
التجويف مشكلة شائعة في تشغيل المضخات ويمكن أن تسبب أضرارًا كبيرة وتقلل من الأداء. يحدث عندما ينخفض الضغط في السائل إلى ما دون ضغط بخاره، مما يؤدي إلى تكوين فقاعات بخارية ثم انهيارها. تولد هذه العملية قوى موضعية مكثفة، والتي يمكن أن تؤدي إلى تآكل مكونات المضخة وتقليل الكفاءة وزيادة تكاليف الصيانة. لحسن الحظ، يمكن استخدام استراتيجيات مختلفة لتقليل أو القضاء على التجويف في المضخات. تستكشف هذه المقالة أسباب التجويف وتناقش التدابير العملية لمنعه.
1. فهم التجويف
يحدث التجويف في المقام الأول بسبب انخفاض الضغط داخل المضخة. عندما يدخل السائل إلى المضخة، فإنه يتسارع عبر الدافع. إذا انخفض الضغط إلى ما دون ضغط بخار السائل، تتشكل فقاعات البخار. عندما تنتقل هذه الفقاعات إلى مناطق ذات ضغط أعلى، فإنها تنهار، مما يؤدي إلى توليد قوى عالية التأثير تلحق الضرر بأسطح المضخة.
تشمل العلامات الشائعة للتجويف ما يلي:
الضوضاء المفرطة (غالبًا ما يتم وصفها بأنها أصوات "تكسير" أو "فرقعة").
انخفاض كفاءة المضخة ومعدل التدفق.
زيادة الاهتزاز.
أضرار مرئية في المكره أو الغلاف، مثل التآكل.
2. التدابير الرامية إلى التخفيف من التجويف
يتضمن منع التجويف معالجة أسبابه الجذرية، مثل مناطق الضغط المنخفض، أو درجات حرارة السوائل المرتفعة، أو تصميم المضخة الرديء. فيما يلي التدابير الرئيسية للتخفيف من التجويف:
2.1. زيادة رأس الشفط الإيجابي الصافي (ان بي اس اتش)
يُعد رأس الشفط الإيجابي الصافي (ان بي اس اتش) معلمة بالغة الأهمية في تصميم المضخة وتشغيلها. ويمكن أن يؤدي ضمان وجود رأس شفط إيجابي صافي كافٍ إلى منع السائل من الوصول إلى ضغط بخاره.
الإجراءات الرامية إلى زيادة ان بي اس اتش:
رفع الشفط السفلي:
قم بتقليل المسافة الرأسية بين المضخة ومصدر السائل لتقليل قوة الرفع بالشفط.
زيادة قطر أنبوب الشفط:
يؤدي استخدام أنبوب أكبر إلى تقليل خسائر الاحتكاك ويحافظ على ضغط أعلى عند مدخل المضخة.
تقصير أنابيب الشفط:
تقليل طول أنابيب الشفط لتقليل انخفاض الضغط.
تجنب الانحناءات والتجهيزات الحادة:
قم بتصميم أنابيب الشفط بحيث تحتوي على انحناءات ناعمة وعدد أقل من التركيبات لتقليل الاضطرابات وخسائر الضغط.
الحفاظ على الغمر المناسب:
تأكد من بقاء مدخل المضخة مغمورًا لمنع دخول الهواء.
2.2. تحسين ظروف تشغيل المضخة
إن تشغيل المضخة في ظروف أقرب إلى نقطة كفاءتها الأفضل (أفضل الممارسات البيئية) يمكن أن يقلل من احتمالية حدوث التجويف.
التوصيات:
تجنب تشغيل المضخة بمعدلات تدفق قصوى، سواء كانت مرتفعة للغاية أو منخفضة للغاية.
استخدم محركات التردد المتغير (محركات التردد المتغير) لضبط سرعة المضخة وفقًا لمتطلبات النظام.
تأكد من أن حجم المضخة مناسب للتطبيق لتجنب التحميل الزائد أو التحميل الناقص.
2.3. التحكم في درجة حرارة السائل
يمكن أن تؤدي درجات حرارة السوائل المرتفعة إلى تقليل ضغط بخار السائل، مما يجعله أكثر عرضة للتجويف.
الاستراتيجيات:
قم بخفض درجة حرارة السائل إذا كان ذلك ممكنا.
استخدم أنظمة التبريد أو المبادلات الحرارية للحفاظ على درجة حرارة ثابتة للسائل.
2.4. تحسين تصميم المضخة والنظام
يمكن لتحسينات التصميم أن تخفف بشكل كبير من التجويف من خلال ضمان تدفق أكثر سلاسة للسوائل وتقليل انخفاض الضغط.
تدابير التصميم:
اختر المروحة المناسبة:
استخدم المكرهات ذات التصميمات المُحسَّنة، مثل تلك التي تحتوي على سرعات مدخل أقل أو شفرات محرضة، لتقليل انخفاض الضغط.
استخدم مضخات الشفط المزدوجة:
يحقق تصميم الشفط المزدوج توازن القوى الهيدروليكية ويقلل من سرعة الشفط.
تركيب فواصل الهواء:
يمكن لفصل الهواء إزالة الغازات العالقة، مما يمنعها من المساهمة في التجويف.
2.5. إجراء الصيانة الدورية
تضمن الصيانة المناسبة بقاء المضخة والنظام في حالة مثالية، مما يقلل من مخاطر التجويف.
مهام الصيانة:
التحقق من عدم وجود انسدادات أو عوائق في خط الشفط.
فحص واستبدال المكونات البالية أو التالفة، مثل الأختام والمراوح.
تأكد من المحاذاة الصحيحة للمضخة والمحرك.
قم بمراقبة ضغط النظام ومعدلات التدفق بانتظام.
2.6. استخدم معدات مقاومة التجويف
بالنسبة للأنظمة المعرضة للتجويف، يمكن للمعدات المتخصصة أن تساعد في التخفيف من آثاره.
أمثلة:
مثبطات التجويف:
الأجهزة التي يتم تركيبها عند مدخل المضخة لتقليل تقلبات الضغط.
صمامات تخفيف الضغط:
تعمل هذه الصمامات على منع ضغوط الشفط المفرطة عن طريق تنظيم التدفق.
المحفزات:
المحفزات هي عبارة عن محفزات صغيرة ذات تدفق محوري يتم تركيبها أمام المحفز الرئيسي لزيادة ان بي اس اتش.
3. دراسات الحالة: التطبيقات العملية
الحالة 1: نظام التبريد الصناعي
مشكلة:تسبب السائل ذو درجة الحرارة العالية وأنابيب الشفط الطويلة في حدوث تجويف متكرر.
حل:تم تركيب مبادل حراري لخفض درجة حرارة السائل وزيادة قطر أنبوب الشفط.
حصيلة:تم القضاء على التجويف وتحسين موثوقية المضخة.
الحالة 2: إمدادات المياه البلدية
مشكلة:ان بي اس اتش غير كافي بسبب رفع الشفط العالي في مضخة متعددة المراحل.
حل:تم خفض موضع المضخة بالنسبة لمصدر المياه وإضافة محفز.
حصيلة:تقليل الضوضاء والاهتزاز، مما يزيد من عمر المضخة.
4. الخاتمة
يمكن أن يؤثر التجويف بشدة على أداء المضخة وطول عمرها، ولكن مع التصميم والتشغيل والصيانة المناسبة، يمكن تقليل آثاره أو القضاء عليها. من خلال التركيز على تدابير مثل زيادة ان بي اس اتش، وتحسين ظروف التشغيل، والتحكم في درجة حرارة السائل، وتحسين تصميم النظام، يمكن لمشغلي المضخة ضمان التشغيل الموثوق والفعال. الاستثمار في التدابير الوقائية لا يعزز الأداء فحسب، بل يقلل أيضًا من تكاليف الصيانة ووقت التوقف، مما يجعله مسعى يستحق العناء لأي نظام مضخة.
