Кавитация начинается с местного давления
Паровая кавитация возникает, когда местное абсолютное статическое давление достигает давления насыщенного пара жидкости при данной температуре или падает ниже него. Образовавшиеся полости переносятся в область более высокого давления и схлопываются. Возникающие импульсы могут вызывать шум, вибрацию и эрозию поверхности. Условие оценивают в зоне минимального давления внутри потока, а не только по показанию манометра перед насосом.
Абсолютное давление отсчитывают от вакуума: pабс=pизб+pатм. Отрицательное избыточное давление на всасывании возможно и само по себе ещё не означает кипения жидкости. Давление насыщенного пара зависит от состава и температуры; значение для воды нельзя переносить на гидравлическое масло. В сложном составе масла нужны данные поставщика, а не произвольное «типовое» значение, позволяющее объявить насос защищённым.
Похожие признаки имеют разные причины
| Процесс | Причина появления пузырьков | Что проверяют |
|---|---|---|
| Паровая кавитация | Достижение давления насыщенного пара | Местное абсолютное давление и температуру |
| Выделение растворённого газа | Снижение растворимости при падении давления | Содержание газа и историю давления |
| Аэрация | Подсос или механический захват воздуха | Соединения, уровень, возвратный поток |
| Пена в баке | Удержание множества пузырьков на поверхности | Жидкость, загрязнение и условия возврата |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Воздух способен выделяться из жидкости при давлениях выше давления насыщенного пара. В терминологии некоторых производителей это рассматривают как газовую кавитацию; при диагностике следует ясно назвать механизм. Пена, треск и нестабильная подача не позволяют по одному признаку отличить газовыделение от парообразования. Оба процесса могут сосуществовать, а свободный воздух дополнительно увеличивает сжимаемость и ухудшает жёсткость привода.
Условный пример абсолютного давления
Пусть барометрическое давление в месте установки равно 0,98 бар, а манометр на входном патрубке показывает −0,30 бар относительно атмосферы. Абсолютное статическое давление в этом сечении составляет 0,68 бар. Для выбранной условной жидкости при измеренной температуре задано давление насыщенного пара 0,03 бар. Разность равна 0,65 бар, или 65000 Па. Это характеризует только указанное сечение: внутри насоса давление может падать дальше, поэтому положительная разность не доказывает отсутствия кавитации.
Для отдельного примера центробежного насоса примем ρ=1000 кг/м³, скорость во входном сечении 2 м/с и совпадение этого сечения с принятой плоскостью отсчёта NPSH. Тогда NPSHa=(pабс−pпара)/(ρg)+v²/(2g)=6,83 м. Если паспортное NPSHr в этой рабочей точке условно равно 4,0 м, арифметическая разность составляет 2,83 м. Допустимость такого запаса должна подтверждаться требуемым критерием и документацией производителя. NPSH3 относится к определённому снижению напора, а не к гарантированному полному отсутствию пузырьков или эрозии.
Проверка условий питания
Для объёмного насоса гидропривода обычно прежде всего проверяют установленное изготовителем минимальное абсолютное входное давление при нужных частоте вращения, вязкости и рабочем объёме. Нельзя автоматически переносить на него критерий NPSH центробежного насоса или назначать единый запас для всех машин. Входное давление меняется с уровнем бака, высотой установки, сопротивлением линии, состоянием фильтра и температурой. Холодное масло может увеличить всасывающие потери, хотя его давление насыщенного пара невелико.
При анализе сопоставляют давление на входе, температуру, фактическую подачу и шум во времени. Проверяют предусмотренные изготовителем условия всасывания и подпитки, состояние соединений и возможность захвата воздуха. Измерительный порт и частота регистрации должны соответствовать исследуемому явлению: среднее показание медленного манометра скрывает кратковременные провалы. Устранение причины выбирают по схеме и руководству оборудования; повышение настройки рабочего давления само по себе не улучшает заполнение входа насоса.