下水ポンプのキャビテーション現象を解く方法

キャビテーションは、ポンプシステムのパフォーマンスに影響を与える重要な要因です。そのトリガー条件には、主に過剰な液体温度、不十分な入口圧力、過剰な流量が含まれます。ポンプの入口圧力が液体の飽和蒸気圧よりも低い場合、液体に溶解したガスが沈殿して泡を形成します。液体が高圧領域に流れると、これらの泡は破裂して瞬間的な高圧ショック波を生成します。調査では、破裂したときに単一のバブルによって放出されるエネルギーが10^5 Paに達する可能性があることが示されています。この高周波衝撃により、インペラー表面にハニカム腐食が発生する可能性があります。重度の場合、金属表面はスポンジのような脱落を示します。

キャビテーションの害 下水ポンプ 主に3つの側面に反映されます。まず、ポンプの性能は大幅に低下し、流れ、頭、効率の低下として現れます。第二に、構造は損傷し、インペラのサービス寿命は通常の値の3分の1未満に短縮される可能性があります。最後に、運用リスクが増加し、重度の振動により、機器が閉鎖され、パイプラインの破裂さえ引き起こされる可能性があります。市営ポンプステーションの統計によると、年間メンテナンスコストの40％のキャビテーションアカウントによって引き起こされるインペラー交換のコストと、閉鎖によって引き起こされる経済的損失は、1時間あたり5,000元になる可能性があります。

キャビテーションに効果的に対処するには、複数の技術的なパスから解決する必要があります。
ポンプボディ構造の最適化
ポンプボディ構造を最適化することは、キャビテーション防止性能を改善するための鍵です。インペラーの設計を改善することにより、二重吸引インペラーを使用すると、入口断面が大幅に増加し、入口流速が低下し、それにより局所的な低圧領域の形成が減少します。特定のエンジニアリングのケースでは、二重吸引インペラーはキャビテーションマージンを1.2メートル増加させ、営業寿命を8,000時間に延長しました。さらに、ブレードインレットエッジをインペラインレットに拡張すると、液体の流れが事前に作業を受けることができ、それにより入口圧力が0.5〜1.0バー増加します。
フロントインデューサー技術を適用すると、前圧力装置を追加することによりメインインペラーに入る前に、液体の流れの圧力を15％〜20％増加させることができます。この技術を採用した後、産業下水ポンプの有効キャビテーションマージン（NPSHA）は2.5メートルから3.8メートルに増加し、キャビテーションリスクは完全に排除されました。同時に、インペラ入口セクションの曲率半径を最適化すると、液体の流れの急速な加速度と圧力低下の程度を減らすことができ、それにより、流速勾配と気泡生成の確率が低下します。
操作パラメーター規制
ポンプの動作パラメーターを調整することは、NPSHAを増やすための効果的な手段です。ポンプの設置高さを下げると、NPSHAが直接増加する可能性があります。設置高さが1メートル減少するごとに、NPSHAは0.1バー増加する可能性があります。ポンプステーションが設置の高さを5メートルから3メートルに減らした後、キャビテーション現象が完全に消えました。さらに、パイプライン抵抗の低減も重要です。吸引損失は、パイプラインの長さを短縮し、肘の数を減らし、パイプの直径を増加させることで効果的に減少させることができます。実験では、90度の肘の減少ごとに、NPSHAが0.05バーを増加させることができることが示されています。
液体温度を制御することも、キャビテーションを防ぐための重要な尺度です。運搬培地の温度が40°Cを超えると、飽和蒸気圧が大幅に上昇します。下水処理プラントが冷却装置を設置して、中温を45°Cから35°Cに低下させ、NPSHRを0.8メートル減少させました。さらに、高流量での長期操作を回避することは、流れの損失を効果的に減らし、それによりキャビテーションのリスクを減らすことができます。
材料とプロセスのアップグレード
キャビテーション防止材料を選択することは、インペラーの寿命を延ばす効果的な方法です。高クロム合金（CR26）の硬度はHRC60以上に達する可能性があり、そのキャビテーション抵抗は通常の鋳鉄の耐性の3倍です。ポンプステーションがインペラを高いクロム合金用に置き換えた後、年間交換数は6から1に減少しました。さらに、表面コーティング技術を通じて、インペラ表面にタングステン炭化物コーティングを噴霧す​​ることで0.2 mmの硬い保護層を形成することができ、バブルインパクトに対する耐性が大幅に向上します。