Kawitacja jest powszechnie znanym problemem, który występuje w pompach i prowadzi do znacznych uszkodzeń i innych niepożądanych konsekwencji. Aby uniknąć uszkodzeń, pompa powinna być monitorowana pod kątem powstawania i występowania kawitacji. W tym artykule opisano różne opcje monitorowania i ochrony przed kawitacją, które można dopasować do każdego zastosowania.
Kawitacja
Kawitacja to tworzenie się pęcherzyków powietrza wewnątrz pompy w wyniku spadku ciśnienia przepływającej cieczy. Gdy pęcherzyki powietrza przemieszczają się, ciśnienie wzrasta, powodując implozję pęcherzyków powietrza. Implozja pęcherzyków powietrza na powierzchni obudowy pompy lub wirnika powoduje uszkodzenia i problemy z wydajnością. Wyróżnia się dwa rodzaje kawitacji:
- Kawitacja na ssaniu może wystąpić, gdy pompa pracuje w warunkach niskiego ciśnienia lub wysokiego podciśnienia. Ponieważ pompa nie otrzymuje wystarczającego przepływu, na wirniku tworzą się pęcherzyki. Gdy pęcherzyki te przeniosą się na drugą stronę (tłoczną) pompy i zostaną sprężone z cieczą, implodują.
- Kawitacja tłoczenia może wystąpić, gdy ciśnienie podczas tłoczenia jest zbyt wysokie. Ze względu na wysokie ciśnienie ciecz z trudem opuszcza pompę, powodując jej cyrkulację wewnątrz pompy. Może to spowodować podciśnienie i tworzenie się pęcherzyków powietrza, co z kolei powoduje uszkodzenie zarówno wirnika, jak i obudowy pompy.
Długotrwała kawitacja prowadzi do awarii pomp, takich jak zniszczenie obudowy pompy i wirnika. Inne skutki kawitacji to nadmierny hałas i zużycie energii.
Konfiguracje do monitorowania kawitacji
Istnieją różne konfiguracje umożliwiające monitorowanie kawitacji. To, która konfiguracja najlepiej pasuje do danego zastosowania, zależy od aplikacji i/lub wymagań klienta. Wyróżnia się trzy konfiguracje:
1. Czujnik 4-20 mA
W przypadku korzystania z czujnika 4-20 mA klient musi określić pożądaną wartość graniczną i skonfigurować ją w DCS/PLC. DCS/PLC jest następnie używany do generowania alarmu, gdy ta wartość graniczna zostanie przekroczona. Aby określić wartość graniczną, w pompie musi zostać stworzona sytuacja kawitacji. Dużą wadą czujników 4-20 mA jest to, że podają one ogólną wartość drgań, co uniemożliwia odróżnienie kawitacji od innych czynników, które mogą powodować nadmierne drgania. Typowa konfiguracja czujnika 4-20 mA wygląda następująco:
2. Programowalny nadajnik
Podobnie jak w przypadku wyżej wymienionej konfiguracji, test kawitacji musi zostać przeprowadzony przez klienta. Częstotliwość występowania kawitacji jest określana, a następnie wykorzystywana do filtrowania danych. Żądana wartość alarmu jest wysyłana do DCS/PLC lub używana do wyzwalania przekaźnika. Standardowy akcelerometr 100 mV/g służy do wysyłania nieprzetworzonego sygnału drgań do przetwornika. Przetwornik przetwarza ten sygnał i dostarcza dwa sygnały 4-20 mA, które można obliczyć w dwóch różnych pasmach częstotliwości. Umożliwia to odróżnienie drgań spowodowanych kawitacją od drgań spowodowanych innymi odchyleniami, takimi jak niewyważenie lub uszkodzenie łożyska. Typowa konfiguracja wygląda następująco:
3. Przetwornik monitorowania stanu (VibroSmart)
Ta konfiguracja wykorzystuje te same czujniki, co konfiguracja nadajnika. Podobnie jak w poprzedniej konfiguracji, sygnał 4-20 mA jest obliczany w ramach dowolnie konfigurowalnej częstotliwości. Używany jest jednak bardziej zaawansowany typ przetwornika. Za pośrednictwem protokołu Modbus można wygenerować do 10 różnych obliczonych wyjść na sygnał. Umożliwia to rozróżnienie określonych błędów maszyny w systemie sterowania. Niektóre błędy maszyny mają określony zakres częstotliwości, który można obliczyć niezależnie. Umożliwia to bezpośrednie przypisanie odchyleń w zachowaniu wibracji do konkretnego błędu i natychmiastowe zainicjowanie niezbędnych działań. Niefiltrowane dane mogą być zapisywane na lokalnym komputerze PC lub przesyłane przez sieć, co umożliwia zdalne monitorowanie stanu.
Przeczytaj o konfiguracjach zdalnego monitorowania stanu tutaj »
Typowa konfiguracja wygląda następująco:
