کاویتاسیون چیست و چگونه از آن جلوگیری کنیم؟

کاویتاسیون چیست؟

کاویتاسیون (Cavitation) زمانی رخ می‌دهد که فشار سیال در یک نقطه از سیستم به کمتر از فشار بخار آن سیال برسد. در این حالت، حباب‌های بخار در سیال تشکیل می‌شوند و سپس در نواحی با فشار بالاتر به‌سرعت منفجر می‌شوند که این به اصطلاح انفجارهای کوچک، باعث ضربه‌های شدید، صدا، لرزش و خوردگی مکانیکی در تجهیزات به خصوص پروانه های پمپ می‌شوند.

برای پمپ‌های خانگی و صنعتی، جلوگیری از کاویتاسیون بسیار مهم است، زیرا کاویتاسیون باعث کاهش عمر پمپ، ایجاد سر و صدا، کاهش راندمان و تخریب فیزیکی پره‌ها می شود.

 

در ادامه، روش‌های مناسب جلوگیری از کاویتاسیون را برای پمپ‌های خانگی و پمپ‌های صنعتی به‌صورت جداگانه بررسی می کنیم:

 

توصیه‌هایی برای پمپ‌های خانگی

 قرار دادن پمپ در ارتفاع پایین‌تر از منبع آب

• یکی از راه های جلوگیری از کاویتاسیون برای پمپ های با توان کم، این است که در ورودی پمپ فشار مثبت ایجاد کنیم به همین منظور می توانیم پمپ را در سطحی پایین‌تر از منبع آب(مثل تانکر یا مخزن) نصب کنیم.

 

 استفاده از لوله مکش کوتاه و با سایز بالاتر

• یکی دیگر از راه های کاهش کاویتاسیون در پمپ های کوچکتر، استفاده از لوله مکش کوتاه‌تر و با سایز بالاتر می باشد. چرا که با کاهش افت فشار می توانیم کاویتاسیون را نیز کاهش دهیم. بهتر است زانویی‌های مازاد را حذف کنیم و در مسیر لوله ها را مستقیم تر نصب کنیم.

 جلوگیری از نشتی و ورود هوا

• یکی از عوامل کمتر شناخته‌شده اما بسیار مؤثر در ایجاد کاویتاسیون، ورود هوا یا گازهای ناخواسته به درون سیستم مکش پمپ است. در شرایطی که هوا به هر دلیلی وارد مسیر مکش شود، فشار نسبی سیال کاهش یافته و شرایط برای تشکیل حباب‌های بخار فراهم می‌گردد. این موضوع ممکن است موجب کاهش NPSHa (فشار مثبت خالص در دسترس) شده و زمینه بروز کاویتاسیون را فراهم کند.

  به همین دلیل، جلوگیری از نشتی در مسیر مکش و حذف کامل هوا از سیستم یکی از راهکارهای مهم در کنترل و پیشگیری از کاویتاسیون محسوب می‌شود.
  از جمله راهکارهای جلوگیری از نشتی و ورود هوا می‌توان به بررسی دقیق اتصالات مسیر مکش، استفاده از لوله‌های با کیفیت و سالم، نصب شیر هواگیر، اجرای اصولی مسیر مکش و استفاده از وکیوم برای تخلیه اولیه هوا اشاره کرد.

 

 هواگیری منظم پمپ

• هواگیری پمپ یکی از مراحل بسیار حیاتی در راه‌اندازی، نگهداری و عملکرد بهینه سیستم‌های پمپاژ است. پس از نصب اولیه، تعمیرات، یا حتی در شرایطی که سیستم برای مدت طولانی غیرفعال بوده، ممکن است مقدار قابل توجهی هوا یا گاز در لوله‌ها و محفظه پمپ جمع شود که اگر به‌درستی تخلیه نشود، می‌تواند عملکرد پمپ را مختل کرده و منجر به کاویتاسیون، کاهش دبی، افزایش مصرف انرژی و فرسایش اجزای داخلی پمپ شود.

 

 جلوگیری از استفاده خشک کار کردن پمپ

• خشک کار کردن پمپ علاوه بر اسیب مستقیم به مکانیکال سیل، باعث هواگیری پمپ نیز می شود. برای این کار می بایست از فلوتر یا کنترل اتوماتیک فشار برای جلوگیری از روشن شدن پمپ در زمان نبود آب استفاده کنیم.

توصیه‌هایی برای پمپ‌های صنعتی

 1. افزایش فشار ورودی(NPSH available)

• افزایش فشار در دهانه مکش پمپ باعث می‌شود فشار سیال از فشار بخار بالاتر بماند.
• استفاده از مخزن تحت فشار یا قرار دادن پمپ در ارتفاع پایین‌تر از منبع.

• در سیستم‌های صنعتی معمولاً از تانک‌های تحت فشار یا تانک‌های مرتفع استفاده می‌شود.

 

2. انتخاب پمپ مناسب با شرایط عملیاتی

• انتخاب پمپ‌هایی با NPSHr پایین یا طراحی مخصوص برای مقاومت در برابر کاویتاسیون؛ عموما در جداول مشخصه فنی پمپ ها که در کاتالوگ شرکت تولید کننده وجود دارد، یک نمودار برای مشخصه NPSH وجود دارد تا با استفاده از آن پمپی انتخاب شود که در نمودار مربوطه دارای کاویتاسیون پائین تری باشد.
• بررسی نمودار عملکرد پمپ و انتخاب در نزدیکی نقطه‌ی راندمان بهینه(BEP)؛ نقطه راندمان نیز در کاتالوگ شرکت تولید کننده به صورت نمودار نوسته شده است که بیانگر بهترین راندمان پمپ در نقطه کاری می باشد.

 

3. استفاده از مبدل حرارتی(Heat Exchanger)

• در مواردی که سیال مورد استفاده در سیستم دارای دمای بالا باشد (مانند آب گرم صنعتی یا سیالات فرآیندی)، توصیه می‌شود پیش از ورود سیال به پمپ، دمای آن با استفاده از یک مبدل حرارتی مناسب کاهش یابد. این اقدام نقش بسیار مهمی در جلوگیری از آسیب به اجزای داخلی پمپ، جلوگیری از کاویتاسیون، افزایش ایمنی سیستم و عملکرد بهینه آن دارد.

4. نظارت دائمی بر فشار و دبی سیستم

• یکی از مهم‌ترین راهکارهای پیشگیری از آسیب‌های احتمالی به پمپ‌ها، به‌ویژه پدیده کاویتاسیون، نظارت دائمی و دقیق بر فشار و دبی(دبی جریان سیال) در سیستم است. استفاده از سنسورهای فشار، سنسورهای دما، هشداردهنده‌های هوشمند و سیستم‌های مانیتورینگ صنعتی در این مسیر نقش بسیار کلیدی دارند.

 

5. نگهداری منظم پمپ و سیستم لوله‌کشی

• نگهداری منظم از پمپ‌ها و شبکه لوله‌کشی مرتبط، یکی از ارکان حیاتی در عملکرد صحیح و مداوم سیستم‌های پمپاژ به شمار می‌رود. بی‌توجهی به این بخش می‌تواند منجر به افت فشار، افزایش مصرف انرژی، آسیب‌های مکانیکی به اجزا، و در نهایت توقف کل سیستم شود.

 

6. استفاده از بوستر پمپ (Booster Pump) در مکش

• در شرایطی که فشار مطلق موجود در ورودی پمپ (NPSHa – Net Positive Suction Head Available) کمتر از مقدار مورد نیاز پمپ (NPSHr – Net Positive Suction Head Required) باشد، احتمال وقوع کاویتاسیون افزایش می‌یابد. کاویتاسیون باعث آسیب جدی به پروانه، افت راندمان و افزایش نویز و لرزش در سیستم می‌شود. یکی از راهکارهای بسیار مؤثر برای رفع این مشکل، استفاده از بوستر پمپ در خط مکش است.

  بوستر پمپ یا پمپ تقویت‌کننده به‌عنوان یک پمپ کمکی در مسیر ورودی پمپ اصلی نصب می‌شود تا فشار سیال را پیش از رسیدن به پمپ اصلی افزایش دهد. این افزایش فشار، باعث بالا رفتن NPSHa می‌شود و از بروز کاویتاسیون جلوگیری می‌کند.

 

7. کاهش دمای سیال

• یکی از عوامل اصلی در بروز پدیده‌ی کاویتاسیون، افزایش فشار بخار سیال در اثر دمای بالا است. هرچه دمای سیال افزایش یابد، فشار بخار آن نیز بیشتر شده و این موضوع احتمال تبخیر سیال در نقاط کم‌فشار (مانند ورودی پمپ) را بالا می‌برد. نتیجه‌ی این تبخیر، ایجاد حباب‌های بخار در داخل سیال است که با ورود به نواحی پرفشارتر، به‌سرعت متراکم شده و باعث ایجاد ضربه (کاویتاسیون) و آسیب به اجزای داخلی پمپ به‌ویژه پروانه می‌شود.

  برای جلوگیری از این مشکل، کاهش دمای سیال می‌تواند بسیار مؤثر باشد. با پایین آوردن دمای سیال، فشار بخار آن کاهش می‌یابد و در نتیجه شرایط برای تبخیر در نقاط کم‌فشار به سختی فراهم می‌شود. به همین دلیل، کنترل دما در ورودی پمپ یکی از روش‌های کلیدی در مقابله با کاویتاسیون به‌شمار می‌رود.

 

جدول مقایسه روش‌های جلوگیری از کاویتاسیون

ردیف	روش جلوگیری از کاویتاسیون	پمپ‌های خانگی	پمپ‌های صنعتی
1	قرار دادن پمپ پایین‌تر از سطح مخزن	✅ توصیه می‌شود	✅ معمولاً انجام می‌شود
2	استفاده از لوله مکش کوتاه و قطور	✅ بسیار مؤثر	✅ بسیار مهم و تخصصی
3	جلوگیری از نشتی در مکش / ورود هوا	✅ الزامی	✅ بازرسی دوره‌ای و دائمی
4	هواگیری سیستم	✅ باید بعد از نصب یا تعمیر انجام شود	✅ به‌صورت اتوماتیک یا دستی انجام می‌شود
5	جلوگیری از روشن شدن پمپ بدون آب (خشک کار کردن)	✅ با فلوتر یا کنترلر فشار	✅ با سنسور سطح یا سیستم کنترل مرکزی
6	انتخاب پمپ مناسب با NPSHr پایین	❌ معمولاً نادیده گرفته می‌شود	✅ بر اساس طراحی دقیق انجام می‌شود
7	بررسی و محاسبه دقیق NPSHa > NPSHr	❌ معمولاً انجام نمی‌شود	✅ جزو طراحی اولیه است
8	استفاده از بوستر پمپ در مکش	⛔ نادر است	✅ در سیستم‌های با مکش منفی رایج است
9	کاهش دمای سیال در ورودی	❌ معمولاً بی‌اهمیت است	✅ برای مایعات داغ بسیار ضروری است
10	استفاده از سیستم مانیتورینگ فشار/دما	❌ ندارد	✅ سنسورها و کنترلرهای صنعتی دارد

 

در صورت وجود هرگونه سوال، ابهام و یا برای سفارش کالا از طریق خطوط تلفن زیر با کارشناسان شرکت آبنوس در تماس باشید.