Что такое кавитация пожарного насоса?

Вода не всегда остается в жидком состоянии при всех условиях давления При заданной температуре вода может начать испаряться, когда ее абсолютное давление падает до или ниже давления ее пара.

Внутри центробежного пожарного насоса давление может стать особенно низким вблизи проушины рабочего колеса, где вода поступает во вращающееся рабочее колесо. если давление недостаточно, могут образовываться небольшие пузырьки пара. когда вода движется через рабочее колесо в области с более высоким давлением, пузырьки разрушаются.

Это основной механизм кавитации.

Взаимосвязь между водоснабжением и насосом и #39;s требования обычно оцениваются с помощью NPSH. NFPA 20 определяет NPSH в зависимости от абсолютного давления на всасывании насоса и давления пара жидкости. Доступные условия всасывания должны обеспечивать адекватный NPSH для насоса и #39;s эксплуатационные требования.

Несколько условий могут уменьшить NPSH, доступный пожарному насосу:

• Низкий уровень воды во всасывающем баке

• Чрезмерные потери на трение всасывающих труб

• Недоразмерный всасывающий трубопровод

• Чрезмерная скорость потока во всасывающей линии

• Заблокированные или ограниченные компоненты всасывания

• Чрезмерное количество фитингов или резкое изменение направления

• Высокая температура воды

• Недостаточное погружение насоса

• Чрезмерная высота над источником воды

• Плохая конфигурация всасывающих трубопроводов

• Вихреобразование на водозаборе

• Работа насоса за пределами предполагаемых гидравлических условий

Поскольку эти факторы часто связаны с проектированием и установкой системы, а не с самим насосом, предотвращение кавитации требует сотрудничества между производителем пожарных насосов, разработчиком системы, подрядчиком и командой по вводу в эксплуатацию.

Что такое NPSH в системе пожарных насосов?

NPSH означает чистую положительную всасывающую головку. Особенно важны две концепции: доступный NPSH и необходимый NPSH.

Доступен NPSH (NPSHa)представляет условия всасывания, обеспечиваемые установкой, Это зависит от таких факторов, как уровень воды, атмосферное давление, температура воды, потери всасывающего трубопровода, и давление на входе насоса.

Требуется NPSH (NPSHr)представляет минимальное условие всасывания, требуемое насосом в конкретной рабочей точке. Оно связано с конструкцией насоса, скоростью и расходом и обычно предоставляется производителем насоса посредством данных о производительности.

Основной принцип прост: доступный NPSH должен быть достаточным для насоса и #39;s требуемый NPSH в применимых условиях эксплуатации. материалы NFPA 20 объясняют, что неадекватный подаваемый NPSH может позволить воде испаряться на входе насоса, создавая пузырьки, которые разрушаются внутри насоса и вызывают шум, вибрацию и потенциальный ущерб.

По этой причине NPSH следует учитывать при выборе пожарного насоса и проектировании системы, а не исследовать только после того, как у насоса возникла проблема.

Как кавитация влияет на производительность пожарного насоса?

Кавитация может повлиять на пожарный насос несколькими способами.

Снижение расхода и давления

Образование пузырьков пара препятствует плавному движению воды через рабочее колесо. по мере того, как кавитация становится более серьезной, насос может не достичь ожидаемого расхода и давления.

Для системы противопожарной защиты это вызывает серьезную озабоченность, поскольку цель насоса и №39;s - обеспечить подачу воды, необходимую для системы противопожарной защиты.

Шум и вибрация

Одним из наиболее узнаваемых симптомов кавитации является аномальный шум. Кавитирующий насос может издавать звук, иногда сравниваемый с гравием или мелкими камнями, движущимися через насос.

Вибрация может также увеличиваться, поскольку быстрое образование и коллапс пузырьков пара создает нестабильные гидравлические силы.

Однако шум или вибрация сами по себе не доказывают, что кавитация происходит. Другие механические или гидравлические проблемы могут вызвать аналогичные симптомы, поэтому необходимо правильное устранение неполадок.

Повреждение рабочего колеса

Повторное обрушение пузырьков возле рабочего колеса может создать локальные воздействия давления на металлические поверхности. Длительная кавитация может привести к эрозии поверхности, образованию ямок и разрушению гидравлических компонентов.

Тяжесть повреждений зависит от условий эксплуатации, продолжительности, конструкции насоса, материалов, интенсивности кавитации.

Снижение надежности

Пожарный насос является частью системы безопасности жизни Непрерывная работа в плохих условиях всасывания может снизить надежность оборудования и потенциально повысить требования к техническому обслуживанию.

По этой причине отказ от кавитации следует рассматривать как часть общей стратегии надежности системы пожарных насосов.

Каковы общие предупреждающие признаки кавитации пожарного насоса?

Специалисты противопожарной защиты могут столкнуться с несколькими предупреждающими знаками при исследовании возможной кавитации:

1. Необычный шум от насоса

2. Повышенная вибрация

3. Неожиданное сокращение потока

4. Недостижение ожидаемого давления нагнетания

5. Колебательное давление или нестабильная производительность насоса

6. Повреждение или ямка рабочего колеса

7. Изменения производительности насоса при более высоких скоростях потока

8. Аномально низкое давление всасывания

9. Ухудшение производительности при низком уровне воды

Особенно важным моментом является то, что кавитация может стать более заметной по мере увеличения расхода. поскольку требования NPSH насоса могут меняться в зависимости от рабочей точки, условия всасывания должны оцениваться в соответствующих условиях эксплуатации, а не только в одной удобной испытательной точке.

Как можно предотвратить кавитацию пожарного насоса?

Предотвращение кавитации начинается с правильной гидравлической конструкции.

1. Выберите насос для требуемой пошлины

Насос следует выбирать в соответствии с требуемым расходом, давлением, скоростью, источником воды и условиями системы.

Производитель насоса и данные о производительности #39;s должны быть тщательно проверены, включая имеющуюся информацию о требованиях NPSH.

Выбор насоса исключительно в соответствии с номинальным расходом и давлением без учета условий всасывания может создать проблемы в дальнейшем.

2. Обеспечьте адекватные условия всасывания

Источник воды должен обеспечивать достаточные условия всасывания во всем ожидаемом рабочем диапазоне.

Для резервуаров это означает учет самого низкого рабочего уровня воды, а не предположение, что резервуар всегда будет заполнен.

Для пожарных насосов с вертикальными турбинами особенно важны уровень воды и погружение насосов. NFPA 20 включает конкретные положения, касающиеся погружения и предотвращения чрезмерной кавитации в вертикальных турбинных насосных установках.

3. Правильный размер всасывающей трубы

Всасывающие трубопроводы должны быть спроектированы таким образом, чтобы свести к минимуму ненужные потери на трение и чрезмерную скорость.

Труба, которая слишком мала, может увеличить потерю давления между источником воды и насосом. Каждая дополнительная потеря давления уменьшает состояние всасывания, доступное насосу.

NFPA 20 также учитывает размеры и ограничения всасывающих трубопроводов, поскольку условия всасывания напрямую влияют на производительность пожарного насоса.

4. Свести к минимуму ненужные ограничения

Клапаны, фитинги, сетчатые фильтры, редукторы, колена и другие компоненты могут создавать потери давления.

Особое внимание следует уделить всасывающей стороне насоса Любое ограничение, которое значительно снижает давление на входе в насос, может способствовать неадекватному NPSH.

NFPA 20 включает требования, регулирующие устройства, разрешенные во всасывающих трубопроводах пожарных насосов, и подчеркивает устройства, которые не ограничивают работу насоса.

5. Избегайте плохих условий всасывания труб

Геометрия всасывающих трубопроводов имеет значение.

Резкие изменения направления, плохо расположенные редукторы, недостаточная длина прямых труб и неблагоприятная структура потока могут создать турбулентность и неравномерный поток, поступающий в насос.

Цель состоит в том, чтобы обеспечить насосу стабильный и достаточно сжатый поток, поступающий на входное отверстие всасывания.

6. Поддерживать адекватный уровень воды и погружения

Низкий уровень воды может уменьшить всасывающую головку, доступную для насоса. В открытых резервуарах и водно-болотных угодьях недостаточное погружение также может способствовать образованию вихрей.

Вихрь может вводить воздух во всасывающий поток и отрицательно влиять на работу насоса.

Для пожарных насосов с вертикальными турбинами большой мощности NFPA 20 специально признает взаимосвязь между погружением, предотвращением вихрей, NPSH и кавитацией.

7. Рассмотрим температуру воды

Температура воды влияет на давление пара. по мере повышения температуры воды увеличивается и давление ее пара, что может уменьшить запас между давлением на входе насоса и давлением пара воды.

Поэтому при оценке условий всасывания следует учитывать необычную температуру воды.

8. Проверьте систему во время тестирования

Пожарный насос должен оцениваться не только на основе теоретических расчетов. испытания могут помочь определить фактические условия всасывания и нагнетания.

В ходе ввода в эксплуатацию и периодических испытаний соответствующие измерения давления и расхода могут дать полезную информацию о том, работает ли насос в ожидаемых условиях.

Если наблюдаются необычные шумы, вибрации, колебания давления всасывания или неожиданные характеристики, следует исследовать систему всасывания, а не предполагать, что сам насос неисправен.

Кавитация пожарного насоса и давление всасывания

Давление всасывания является одним из наиболее полезных параметров при устранении предполагаемой проблемы кавитации.

Однако давление всасывания, показанное на манометре, не является автоматически эквивалентным доступному NPSH. Расчеты NPSH включают абсолютное давление, высоту над уровнем моря, давление паров жидкости и другие факторы.

Это различие важно, поскольку показания всасывающего датчика сами по себе могут не предоставить достаточно информации, чтобы определить, имеет ли насос достаточный NPSH.

NFPA 20 включает требования к измерению давления всасывания и распознает условия, при которых может потребоваться составной манометр/вакуумметр.

Для полного исследования инженеры должны оценить фактическое давление всасывания, уровень воды, температуру, расход, потери в трубах, высоту и производителе насоса & #39;s данные NPSH.

Является ли кавитация проблемой производства пожарных насосов?

Не обязательно.

Кавитация может быть результатом взаимодействия конструкции насоса и условий установки. даже правильно изготовленный пожарный насос может испытывать кавитацию, если он установлен с неадекватными условиями всасывания.

По этой причине ответственность за предотвращение кавитации распределяется на протяжении всего жизненного цикла проекта.

Производитель насоса должен предоставить точные данные о гидравлических характеристиках и требования к применению. проектировщик системы должен оценить условия подачи и всасывания воды. подрядчик должен правильно установить всасывающий трубопровод и оборудование. во время ввода в эксплуатацию система должна быть проверена в соответствующих условиях эксплуатации.

Это особенно важно для проектов, включающих пожарные насосы большой мощности, длинные всасывающие трубопроводы, надземные установки, системы подачи воды низкого уровня и вертикальные турбинные насосы.

Как производители пожарных насосов помогают предотвратить кавитацию

Профессиональный производитель пожарных насосов должен рассмотреть возможность предотвращения кавитации при проектировании насоса, гидравлическом анализе, испытаниях и поддержке приложений.

Гидравлическая конструкция насоса определяет, как вода поступает в рабочее колесо и движется через насос. Проверка производительности помогает проверить взаимосвязь между потоком, давлением, скоростью и другими рабочими параметрами.

Для конкретных применений проекта производители также могут предоставить информацию, необходимую для оценки системы всасывания, включая кривые производительности насоса и применимые данные NPSH.

Для проектов противопожарной защиты эта техническая информация помогает инженерам принимать более правильные решения при проектировании системы водоснабжения и всасывания.

Заключение

Кавитация пожарного насоса возникает, когда давление воды, поступающей в насос, становится недостаточным, что позволяет пузырькам пара образовываться и впоследствии разрушаться внутри насоса. Это состояние может вызвать шум, вибрацию, снижение гидравлических характеристик и долгосрочное повреждение компонентов.

Важнейшим понятием для предотвращения кавитации является адекватный НПШ. Доступный НПШ определяется установкой и водоснабжением, а требуемый НПШ связан с насосом и условиями его работы.

Поэтому эффективная профилактика требует большего, чем просто выбор насоса с правильным расходом и номинальным давлением. необходимо учитывать размеры всасывающих труб, уровень воды, высоту насоса, температуру воды, арматуру, ограничения, погружение и фактические условия эксплуатации.

Для систем противопожарной защиты надежные условия всасывания необходимы для обеспечения того, чтобы пожарный насос мог обеспечить требуемую производительность, когда это необходимо. Работа с опытным производителем пожарных насосов во время выбора насоса, проектирования системы, установки и испытаний может помочь выявить потенциальные риски кавитации, прежде чем они станут оборудованием или проблемами системы противопожарной защиты.