Почти на всех характеристиках насосов CNP Aikon можно найти четыре кривые:
- Расходно-перепадную характеристики;
- КПД;
- Мощность;
- NPSHr.
И если первые три не вызывают вопросов, то NPSHr остаётся во многом непонятным параметром с неясным назначением. Именно об этом параметре мы сегодня и расскажем.
Одна из самых главных проблем, решаемых при эксплуатации насосного оборудования – обеспечить бесквавитационную работу насоса. Кавитация – это процесс образования пустот (пузырьков/каверн) в рабочей жидкости. Когда давление рабочей среды опускается ниже давления насыщенного пара, происходит разрыв потока полостями, заполненными паром и растворёнными газами. Жидкость начинает «кипеть» и, как правило, это происходит именно на входе в рабочее колесо.
Само по себе это уже способно значительно снизить рабочие характеристики оборудования. Но самое страшное случается дальше – по мере движения жидкости к зоне нагнетания давление повышается, и образовавшиеся ранее пузырьки схлопываются. Это сопровождается локальным повышением давления до 1 000 атмосфер и значительным нагревом до 2 000°C, которые распространяются ударной волной.
Именно в этот момент и начинается активная фаза кавитационной эрозии, которая характеризуется сразу тремя типами воздействий на поверхность материала элементов проточной части:
- Механическое. Из-за повышения давления при схлопывании происходит локальный гидроудар, который приводит к разрушению материала проточной части и появлению выбоин и трещин.
- Химическое. В следствии повышенного содержания в пузырьках кислорода происходит окисление даже тех материалов, которые в обычных условиях инертны.
- Тепловое. Из-за повышения температуры материалы теряют свои расчётные свойства и становятся сильнее подвержены механическому и химическому воздействию.
Рабочее колесо до и после воздействия кавитации.
Исходя из написанного выше очевидно, что кавитация приводит к быстрому и необратимому разрушению насосного оборудования. Возникает логичный вопрос – как же предотвратить появление кавитации? Необходимо всего лишь обеспечить достаточное давление на входе.
Расчёт максимальной высоты подъёма
Рассчитать это давление H можно с помощью формулы:
H = Pb•10.2 — NPSHr — Hf — Hv — Hs,
где Pb — атмосферное давление (1 бар). Давление в закрытом трубопроводе может быть принято в соответствии с давлением (бар) в закрытой системе,
Hf — суммарные гидравлические потери напора во всасывающем трубопроводе при максимальной подаче(м),
Hv — давление насыщенных паров рабочей жидкости (м). Значение зависит от типа жидкости и её рабочей температуры,
Hs — запас,
HPSHr — параметр насоса, характеризующий всасывающую способность. Именно для этого кривая NPSH и отмечена на графиках и чем этот параметр меньше, тем лучше.
При расчёте, если величина Н получается положительной, то это значит, что насос может работать в данной системе без кавитации. Если Н отрицательный, то чтобы избежать кавитации, уровень жидкости должен быть выше уровня установки насоса.
Именно величина H и является максимально допустимой высотой подъёма жидкости на всасывании. Но следует помнить, что для этого и насос и всасывающий патрубок должны быть предварительно заполнены!
Как правило, вышеуказанные расчеты не выполняются. Значение "Н" следует рассчитывать в следующих случаях:
- Высокая температура рабочей жидкости;
- Когда подача значительно превышает расчётную;
- Если высота всасывания относительно велика;
- При низком давлении в системе;
- Есть значительные сопротивления на входе (фильтры, клапаны и т.д.).