캐비테이션이란 무엇입니까? 캐비테이션 방지 조치를 개선하는 방법은 무엇입니까?

 

• 캐비테이션이란 무엇입니까?

캐비테이션은 원심 펌핑 장치에서 자주 발생하는 해로운 상태입니다. 캐비테이션은 펌프 효율을 감소시키고 진동과 소음을 유발하며 펌프 임펠러, 펌프 하우징, 샤프트 및 기타 내부 부품에 심각한 손상을 초래할 수 있습니다. 캐비테이션은 펌프의 유체 압력이 기화 압력 아래로 떨어질 때 발생하며, 이로 인해 저압 영역에 증기 기포가 형성됩니다. 이러한 증기 기포는 고압 영역에 들어갈 때 격렬하게 붕괴되거나 "파열"될 수 있습니다. 이로 인해 펌프 내부에 기계적 손상이 발생하고, 침식 및 부식에 취약한 약점이 생기고, 펌프 성능이 저하될 수 있습니다.

 

캐비테이션을 완화하기 위한 전략을 이해하고 구현하는 것은 원심 펌프의 작동 무결성과 서비스 수명을 유지하는 데 중요합니다.

 

• 원심 펌프의 캐비테이션 유형

 

1. 기화 캐비테이션."클래식 캐비테이션" 또는 "NPSHa(순 포지티브 흡입 수두 사용 가능) 캐비테이션"이라고도 알려진 이는 가장 일반적인 유형의 캐비테이션입니다. 원심 펌프는 임펠러 흡입 구멍을 통과하는 유체의 속도를 증가시킵니다. 속도의 증가는 유체 압력의 감소와 동일합니다. 압력 감소로 인해 일부 유체가 끓고(기화) 증기 거품이 형성될 수 있으며, 증기 거품은 고압 영역에 도달할 때 격렬하게 붕괴되고 작은 충격파를 생성합니다.

 

2. 난류 캐비테이션.배관 시스템의 엘보우, 밸브 및 필터와 같은 구성 요소는 펌핑되는 액체의 양이나 특성에 적합하지 않을 수 있으며, 이로 인해 액체 전체에 소용돌이, 난류 및 압력 차이가 발생할 수 있습니다. 이러한 현상이 펌프 흡입구에서 발생하면 펌프 내부가 직접 침식되거나 액체가 기화될 수 있습니다.

 

3. 블레이드 증후군 캐비테이션."블레이드 패스 증후군"이라고도 알려진 이러한 유형의 캐비테이션은 임펠러 직경이 너무 크거나 펌프 케이싱 내부 코팅이 너무 두껍거나 펌프 케이싱 내부 직경이 너무 작은 경우에 발생합니다. 이러한 조건 중 하나 또는 둘 모두는 펌프 케이싱 내의 공간(간격)을 허용 가능한 수준 이하로 줄입니다. 펌프 하우징 내의 간극이 감소하면 유체 속도가 증가하고 결과적으로 압력이 감소합니다. 압력이 감소하면 유체가 기화되어 캐비테이션 기포가 생성될 수 있습니다.

 

4. 내부 재순환 캐비테이션.펌프가 필요한 유량으로 유체를 배출할 수 없는 경우 유체의 일부 또는 전부가 임펠러 주위로 재순환됩니다. 재순환된 유체는 저압 및 고압 영역을 통과하면서 열과 고속을 발생시키고 기화 기포를 형성합니다. 내부 재순환의 일반적인 원인은 펌프 배출 밸브가 닫힌 상태에서(또는 낮은 유량 - 펌프 살롱 참고 1) 펌프를 작동하는 것입니다.

 

5. 공기 연행 캐비테이션.고장난 밸브나 헐거운 피팅을 통해 공기가 펌프 안으로 유입될 수 있습니다. 펌프 내부로 들어가면 공기가 유체와 함께 이동합니다. 유체와 공기의 움직임은 펌프 임펠러의 증가된 압력에 노출될 때 "폭발"하는 거품을 형성할 수 있습니다.

 

• 캐비테이션의 위험은 무엇입니까?

 

1. 관통 부품의 부식:

(1) 기포가 터질 때 발생하는 고주파(600~25000HZ) 충격으로 인해 압력이 49Mpa에 달해 금속 표면에 기계적 침식을 일으킵니다.

 

(2) 기화시 열이 방출되고 온도차 전지효과로 가수분해가 일어나므로 발생된 산소가 금속을 산화시켜 화학적 부식을 일으킨다.

 

2. 펌프 성능이 저하됩니다.

펌프 캐비테이션이 발생하면 임펠러에서의 에너지 교환이 교란되어 파괴되며, QH 곡선, QP, Qn 곡선이 감소하면서 외부 특성이 나타납니다. 심한 경우 펌프의 흐름이 중단되어 작동하지 않게 됩니다.

 

낮은 비속도의 경우 블레이드 사이의 유로가 좁고 길기 때문에 캐비테이션이 발생하면 기포가 유로 전체를 채우고 성능 곡선이 갑자기 떨어지게 됩니다.

 

중속 및 고속의 특정 속도의 경우 유동 채널이 짧고 넓기 때문에 기포가 발생하여 전체 유동 채널을 채우는 데까지 전이 과정이 필요합니다. 해당 성능 곡선은 천천히 감소하기 시작하고 특정 유속으로 증가하면 급격히 감소합니다.

 

• 캐비테이션 방지 개선 대책

 

1. 원심펌프의 캐비테이션 방지 성능을 개선하기 위한 조치:

(1) 펌프 흡입구에서 임펠러까지의 구조 설계를 개선합니다. 흐름 면적을 늘리십시오. 임펠러 커버 입구 부분의 곡률 반경을 늘려 액체 흐름의 급격한 가속과 압력 강하를 줄입니다. 블레이드 입구의 두께를 적절하게 줄이고 블레이드 입구를 둥글게 하여 유선형에 가깝게 만듭니다. 이렇게 하면 블레이드 헤드 주변 흐름의 가속도와 압력 강하도 줄일 수 있습니다. 임펠러와 블레이드 입구의 표면 마감을 개선하여 저항 손실을 줄입니다. 블레이드 입구 가장자리를 임펠러 입구까지 확장하여 액체 흐름이 미리 작업을 받고 압력을 증가시킵니다.

 

(2) 프론트 인듀서(Front Inducer)는 프론트 인듀서에 미리 액체의 흐름을 작용시켜 액체의 흐름 압력을 높이는 데 사용됩니다.

 

(3) 양흡입 임펠러를 사용함으로써 액체의 흐름이 임펠러 양쪽에서 동시에 임펠러로 유입되므로 입구 단면적이 2배가 되고 입구 유량을 절반으로 줄일 수 있습니다.

 

(4) 설계 작업 조건은 블레이드 입구 각도를 증가시키고, 블레이드 입구의 굽힘을 줄이고, 블레이드 막힘을 줄이고, 입구 면적을 증가시키기 위해 약간 더 큰 포지티브 공격 각도를 채택합니다. 흐름 손실을 줄이기 위해 큰 흐름에서 작업 조건을 개선합니다. 그러나 포지티브 공격 각도가 너무 커서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 효율성에 영향을 미칩니다.

 

(5) 캐비테이션 방지 재료를 사용하십시오. 실습에 따르면 재료의 강도, 경도 및 인성이 높을수록 화학적 안정성이 향상되고 캐비테이션 저항 성능이 강해집니다.

 

2. 액체 유입 장치의 유효 캐비테이션 마진을 개선하기 위한 조치:

(1) 유효 캐비테이션 마진을 높이기 위해 펌프 앞 액체 저장 탱크의 액체 표면 압력을 높입니다.

 

(2) 흡입 장치 펌프의 설치 높이를 줄이십시오.

 

(3) 상향 흡입 장치를 역관개 장치로 변경합니다.

 

(4) 필요한 범위 내에서 파이프라인을 최대한 단축하고, 파이프라인의 유량을 줄이고, 엘보와 밸브의 수를 줄이고, 밸브 개방도를 늘리는 등 펌프 전 파이프라인의 흐름 손실을 줄입니다. 가능한 한 많이.

 

(5) 펌프 입구의 작동 매체 온도를 낮추십시오(이송 매체가 포화 온도에 가까울 때).

 

위의 대책은 펌프의 종류, 재질의 선정, 펌프의 사용현장 여건 등을 종합적으로 분석한 후 적절하게 적용할 수 있습니다.