NPSH (Net Positive Suction Head)
NPSH (Net Positive Suction Head) Чистый Гидравлический Напор насоса. Кавитация
NPSH «Net Positive Suction Head»
(перевод - чистый гидравлический напор) или так называемый кавитационный запас - важнейшая величина для оценки всасывающей способности насоса. NPSH определяет минимальное давление на входе в насос, требуемое для работы без кавитации.Весь каталог оборудования Flygt здесь
Кавитация
(от лат. cavita — пустота) — процесс образования и последующего схлопывания пузырьков вакуума в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или пустот), которые могут содержать разреженный пар. Производит впечатление как будто в насос насыпали гравий.
Более информативно можно описать так этот процесс (имеется ввиду кавитация) следующим образом:
Процесс образования в перекачиваемой жидкости пузырьков пара, т. е. давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости падает ниже абсолютного давления жидкости в зоне входа на лопасти рабочего колеса насосного агрегата. При движении пузырьков таким образом постоянно возрастает давление жидкости, окружающей пузырьки пара. Когда пузырёк достигает зоны, в которой давление окружающей жидкости больше, чем давление внутри пузырька, пузырёк разрушается.
Связь между кавитацией и NPSH
NPSH определяет минимальное давление на входе в «данный конкретный насос» (прим. даже у одного производителя для одного и того же типоразмера насоса показатель NPSH может быть разный) требуемый для работы без кавитации.
На значение NPSH влияют тип рабочего колеса, количество оборотов двигателя (rpm), а также тип перекачиваемой жидкости. Внешними факторами, влияющими на NPSH, являются температура перекачиваемой жидкости и атмосферное давление.
Различают два значения NPSH:
NPSHr «required» – требуемый кавитационный запас, т. е. необходимый для работы насоса) – требуемое значение подпора на всасывающем патрубке насоса. NPSHr для каждого насоса определяется испытаниями на заводе-производителе, но эти испытания проводятся на чистой, холодной воде.
NPSHa «available» – располагаемое «доступное» значение подпора на всасывающем патрубке насоса.
NPSHa (системы) всегда должен быть больше NPSHr (насоса) «NPSHa> NPSHr». Это условие должно выполняться всегда при выборе насосов.
Вариант 1. Открытая система. Режим самовсасывания.
NPSHa = Pa - ( Vp + Ls + Hf )
Pа - атмосферное давление ( Pa=10,33 м);
Vр - Давление насыщенных паров жидкости при максимальной рабочей температуре жидкости;
Ls - Максимальная высота всасывания;
Hf - Потери на трение во всасывающем трубопроводе при требуемой производительности насоса;
Вариант 2. Закрытая система. Режим самовсасывания.
NPSHa = Pa +P1 - ( Vp + Ls + Hf )
Pа - атмосферное давление, в метрах ( Pa=10,33 м);
P1 - Давление на поверхности жидкости в закрытой емкосте (избыточное давление);
Vр - Давление насыщенных паров жидкости при максимальной рабочей температуре жидкости;
Ls - Максимальная высота всасывания;
Hf - Потери на трение во всасывающем трубопроводе при требуемой производительности насоса;
Вариант 3. Открытая система. Работа с подпором.
NPSHa = Pa +Lh - ( Vp + Hf )
Pа - атмосферное давление, в метрах ( Pa=10,33 м);
Lh - Максимальная высота подпора;
Vр - Давление насыщенных паров жидкости при максимальной рабочей температуре жидкости;
Hf - Потери на трение во всасывающем трубопроводе при требуемой производительности насоса;
Вариант 4. Закрытая система. Работа с подпором.
NPSHa = P1 +Lh - ( Vp + Hf )
P1 - Давление на поверхности жидкости в закрытой емкосте (избыточное давление);
Lh - Максимальная высота подпора;
Vр - Давление насыщенных паров жидкости при максимальной рабочей температуре жидкости;
Hf - Потери на трение во всасывающем трубопроводе при требуемой производительности насоса;
Рисунок 1 (повреждение рабочего колеса от кавитации)
Возможно, наиболее очевидным эффектом кавитации в насосах является повреждение рабочего колеса. Пример разрушения (схлопывания) пузырьков воздуха в области лопаток рабочего колеса насосного агрегата (отслаивание частей металла). Урон от кавитации зависит как от свойств материала импеллера так и от перекачиваемой жидкости.
Рисунок 2 (кавитация в агрессивной эрозионной жидкосте)
Повреждения от кавитации на кромках лезвия рабочего колеса, которое усугубилось тем, что работа была в агрессивной эрозионной среде.
Рисунок 3 (провал рабочей точки по кривой рабочей характеристики)
На этой крыльчатке последствия кавитации вблизи ступицы. Насос работал на рециркуляции. Проблемы появились с изменением скорости вращения и последующим смещением рабочей точки по кривой насоса вправо.
Рисунок 4 (Забивание «Clogging» и кавитация «cavitation»)
Неправильный подбор типа рабочего колеса для конкретных процессов. Мусор и длинноволокнистые включения цепляются за переднюю кромку рабочего колеса. Со временем это приводит к деформации рабочего колеса. Уменьшение площади между лопастями приведет к возникновению зоны низкого давления. Здесь и появляются кавитационные пузырьки.