केन्द्रापसारक पंपों के संचालन के दौरान गुहिकायन एक आम समस्या है, जिससे पंप कंपन और शोर में वृद्धि, प्रदर्शन में कमी और घटकों को गंभीर क्षति हो सकती है।
यह लेख गुहिकायन के पेशेवर सैद्धांतिक ज्ञान का पता नहीं लगाता है, बल्कि केन्द्रापसारक पंपों में गुहिकायन के कई सामान्य प्रकारों, गुहिकायन के खतरों और साइट पर गुहिकायन में सुधार के लिए आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले उपायों का विस्तृत परिचय प्रदान करने के लिए अपेक्षाकृत सरल भाषा का उपयोग करने का प्रयास करता है।
1. गुहिकायन के प्रकार
घटना के स्थान से, गुहिकायन को ब्लेड गुहिकायन, गैप गुहिकायन, रफ गुहिकायन, गुहिका गुहिकायन और बैकफ्लो गुहिकायन में विभाजित किया जा सकता है।
(1) पर्ण गुहिकायन
जब गुहिकायन होता है, तो बुलबुले का निर्माण और फूटना मुख्य रूप से ब्लेड के आगे और पीछे होता है, जिसे एयरफ़ॉइल गुहिकायन के रूप में भी जाना जाता है, जो केन्द्रापसारक पंपों में गुहिकायन का मुख्य रूप है। जब पंप को बहुत अधिक ऊंचाई पर स्थापित किया जाता है, भले ही पंप डिज़ाइन शर्तों के तहत चल रहा हो, तो ब्लेड इनलेट और आउटलेट के पीछे कम दबाव वाला क्षेत्र बनने की संभावना होती है:
1) जब पंप उच्च प्रवाह स्थितियों के तहत संचालित होता है, तो ब्लेड के अग्रणी किनारे पर प्रवाह पृथक्करण और भंवर उत्पन्न होते हैं, जिससे नकारात्मक दबाव बनता है जो ब्लेड के सामने गुहिकायन का कारण बन सकता है।
2) जब पंप कम प्रवाह की स्थिति में संचालित होता है, तो ब्लेड के पीछे भंवर उत्पन्न होते हैं, जिससे कम दबाव क्षेत्र बनता है और ब्लेड के पीछे गुहिकायन होता है।
(2) गैप कैविटेशन
यह उस गुहिकायन को संदर्भित करता है जो तब बनता है जब तरल एक संकीर्ण चैनल या अंतराल से बहता है, जिससे प्रवाह वेग में स्थानीय वृद्धि होती है और प्रवाह घटकों के वाष्पीकरण दबाव में कमी आती है।
केन्द्रापसारक पंप आवरण की घिसाव प्रतिरोधी रिंग और प्ररित करनेवाला के बाहरी किनारे (कवर प्लेट) के बीच के अंतर पर, प्ररित करनेवाला इनलेट और आउटलेट के दोनों किनारों पर दबाव अंतर (विशेष रूप से बड़े दबाव अंतर) के तहत, आउटलेट पक्ष पर तरल उच्च गति से वापस बहता है, जिससे स्थानीय दबाव में गिरावट और गुहिकायन होता है
अक्षीय प्रवाह पंप ब्लेड और पंप आवरण के बाहरी किनारे के बीच छोटे अंतराल में, ब्लेड के सामने और पीछे के बीच दबाव अंतर की कार्रवाई के तहत, अंतराल में तरल के उच्च रिवर्स प्रवाह वेग भी स्थानीय दबाव ड्रॉप का कारण बन सकता है, जिसके परिणामस्वरूप पंप आवरण में ब्लेड के संबंधित बाहरी किनारे पर गुहिकायन होता है, और प्ररित करनेवाला और ब्लेड के बाहरी किनारे पर एक मधुकोश और खुरदरी सतह गुहिकायन क्षेत्र बनता है।
(3) खुरदरी गुहिकायन
रफ गुहिकायन से तात्पर्य प्रोट्रूशियंस के नीचे की ओर भंवरों की उत्पत्ति से है जब पंप आवरण के अंदर रफ फ्लो घटकों की असमान सतह के माध्यम से तरल प्रवाहित होता है, जिससे स्थानीय दबाव में गिरावट होती है और गुहिकायन होता है।
पंप प्रवाह घटकों की कास्टिंग और प्रसंस्करण के दौरान, सतह की असमानता, रेत के छेद, वायु छेद आदि के कारण स्थानीय प्रवाह की स्थिति में अचानक परिवर्तन हो सकता है और परिणामस्वरूप गुहिकायन हो सकता है।
(4) गुहिका गुहिकायन
गुहा में गुहिकायन खराब पानी के प्रवेश की स्थिति या अपर्याप्त जलमग्न गहराई के कारण पंप के इनलेट पर सक्शन कक्ष में एक सर्पिल भंवर बैंड के गठन को संदर्भित करता है। जब भंवर बेल्ट का केंद्रीय दबाव वाष्पीकरण दबाव तक कम हो जाता है, तो मजबूत कंपन के साथ गुहिकायन भी होगा।
(5) भाटा गुहिकायन
सामान्यतया, गुहिकायन के लिए पूर्व शर्त एनपीएसएचए है
जब पंपिंग प्रवाह दर बहुत कम होती है या इनलेट दबाव बहुत अधिक होता है, तो बैकफ्लो होता है। जब पंपिंग प्रवाह दर बहुत कम होती है, तो प्ररित करनेवाला के इनलेट पर आंतरिक भाटा होता है; जब पंप का इनलेट दबाव बहुत अधिक होता है, तो प्ररित करनेवाला के आउटलेट पर आंतरिक भाटा होता है। आंतरिक भाटा तरल प्रवाह दर में वृद्धि का कारण बनता है जब तक कि वाष्पीकरण से बुलबुले पैदा नहीं होते हैं, जो तब आसपास के उच्च दबाव में टूट जाते हैं। जब सक्शन पोर्ट पर आंतरिक बैकफ़्लो होता है, तो पंप के सक्शन पोर्ट के चारों ओर अनियमित क्रैकिंग शोर उत्सर्जित होगा, साथ में उच्च तीव्रता विस्फोट ध्वनि भी होगी।
भाटा गुहिकायन को आम तौर पर निम्नलिखित तरीकों से सुधारा जा सकता है:
1) पंप की आउटपुट प्रवाह दर बढ़ाएँ।
2) पंप के इनलेट और आउटलेट के बीच एक बाईपास स्थापित करें (व्यावहारिक अनुप्रयोगों में ग्राहकों के लिए इस विधि को स्वीकार करना कठिन है)।
3) प्ररित करनेवाला की संरचना को अनुकूलित करें (प्ररित करनेवाला के इनलेट क्षेत्र को कम करें)।
2. गुहिकायन के खतरे
(1) प्रदर्शन में गिरावट, पाइपलाइन क्षति
गुहिकायन पंप के प्रदर्शन को काफी कम कर सकता है। आमतौर पर, केन्द्रापसारक पंपों के लिए, जब इनलेट दबाव एक निश्चित सीमा तक गिर जाता है, तो उनका प्रदर्शन तेजी से कम हो जाएगा, जिसे कैविटेशन फ्रैक्चर के रूप में भी जाना जाता है। गुहिकायन द्रव के अंदर अस्थिरता भी पैदा कर सकता है, जिससे प्रवाह और दबाव में उतार-चढ़ाव हो सकता है। इन दोलनों की सहायता से, यह पंप और इसकी इनलेट और आउटलेट पाइपलाइनों को नुकसान पहुंचा सकता है।
(2) पंप के ओवरकरंट घटकों को गंभीर क्षति
गुहिकायन घटकों की सतह को नुकसान पहुंचा सकता है। जब बुलबुले फूटते हैं, तो आसपास का तरल 49 एमपीए तक का अत्यधिक उच्च प्रभाव दबाव (पीक प्रेशर) उत्पन्न करता है। जब गुहिकायन की हाइड्रोलिक ताकत इस प्रभाव का विरोध करने की सामग्री की क्षमता से अधिक हो जाती है, तो इससे स्थानीय दीवार सामग्री थकान विफलता और सतह सामग्री टुकड़ी हो सकती है। गुहिकायन रासायनिक और विद्युत रासायनिक संक्षारण के साथ-साथ होता है। गुहिकायन के प्रारंभिक चरण में सामग्रियों के संक्षारण और प्लास्टिक विरूपण से उत्पन्न गड्ढों का आकार लगभग 10 μm से 50 μm होता है, विशेष रूप से खराब संक्षारण प्रतिरोध वाली कुछ सामग्रियों के लिए, जो दीर्घकालिक गुहिकायन के तहत छत्ते जैसी संरचनाओं का प्रदर्शन कर सकते हैं।
(3) कंपन और शोर उत्पन्न करना
उस समय जब बुलबुला संघनित होता है, सिकुड़ता है और फटता है, तो बुलबुले के चारों ओर का तरल तेज गति से शून्य को भरता है (बुलबुले के संघनन और टूटने से बनता है), जिससे दबाव स्पंदन उत्पन्न होता है और इस प्रकार रोमांचक कंपन और शोर होता है। गुहिकायन शोर की आवृत्ति आम तौर पर 10 किलोहर्ट्ज़ और 100 किलोहर्ट्ज़ के बीच होती है, जबकि भाटा और दबाव स्पंदन के कारण होने वाले गुहिकायन शोर की आवृत्ति लगभग कुछ सौ हर्ट्ज होती है, जो मानव कान को विशेष रूप से संवेदनशील बनाती है। साथ ही, गुहिकायन कंपन को भी उत्तेजित कर सकता है, और गुहिकायन द्वारा उत्पन्न कंपन की मुख्य आवृत्ति आम तौर पर 1 kHz के आसपास होती है।
गुहिकायन की विशेषता न केवल उच्च शोर स्तर है, बल्कि पंप बेस की अपर्याप्त कठोरता और खराब पाइपलाइन समर्थन जैसे कंपन संकेतक भी हैं, जो संरचनात्मक प्रतिध्वनि का कारण बन सकते हैं; पंप की स्थापना के बाद, आधार कंक्रीट से भर जाता है, और पाइपलाइन की समर्थन कठोरता पर्याप्त होती है, जो आम तौर पर मजबूत कंपन घटना का कारण नहीं बनती है। हालाँकि, पंप बॉडी पर कंपन माप के माध्यम से, गुहिकायन द्वारा उत्पन्न कंपन आवृत्ति का उच्च आवृत्ति घटक प्रमुख होता है, और कंपन का त्वरण मान कंपन विस्थापन और कंपन वेग से अधिक होता है।
3. गुहिकायन प्रदर्शन में सुधार के लिए सामान्य उपाय
(1) केन्द्रापसारक पंपों के एंटी कैविटेशन प्रदर्शन को बेहतर बनाने के उपाय
1) पंप के सक्शन पोर्ट डिज़ाइन में सुधार करें
प्ररित करनेवाला को पीसकर, प्रवाह क्षेत्र को बढ़ाया जा सकता है;
तरल प्रवाह के तीव्र त्वरण और दबाव ड्रॉप को कम करने के लिए प्ररित करनेवाला कवर प्लेट के इनलेट अनुभाग की वक्रता त्रिज्या बढ़ाएं;
ब्लेड इनलेट की मोटाई उचित रूप से कम करें और ब्लेड इनलेट को गोल करें (ब्लेड हेड को पॉलिश करें, इनलेट के प्रभाव हानि को कम करने और इनलेट कोण की संवेदनशीलता को कम करने के लिए इसे तेज करें, और आवश्यक गुहिकायन भत्ता लगभग 0.5 मीटर तक कम किया जा सकता है), इसे एक सुव्यवस्थित आकार के करीब बनाना, और ब्लेड हेड के चारों ओर त्वरण और दबाव ड्रॉप को भी कम करना;
प्रतिरोध हानि को कम करने के लिए प्ररित करनेवाला और ब्लेड इनलेट की सतह की चिकनाई में सुधार करें;
तरल प्रवाह को पहले से काम प्राप्त करने और दबाव बढ़ाने की अनुमति देने के लिए ब्लेड इनलेट किनारे को प्ररित करनेवाला इनलेट की ओर बढ़ाएं।
2) एक फ्रंट इंडक्शन व्हील जोड़ें
तरल प्रवाह के दबाव को बढ़ाने के लिए सामने के इंडक्शन व्हील में तरल प्रवाह को पहले से ही काम करवाएं (इस योजना के लिए संरचनात्मक परिवर्तन और विभिन्न डिजाइन मापदंडों के पुन: अंशांकन की आवश्यकता होती है)।
3) डबल सक्शन इम्पेलर को अपनाना
प्ररित करनेवाला के इनलेट क्षेत्र को बढ़ाएं और इनलेट तरल प्रवाह दर को कम करें (प्रवाह दर में कमी और दबाव में वृद्धि)।
4) आक्रमण के थोड़े बड़े सकारात्मक कोण का उपयोग करना
ब्लेड इनलेट कोण को बढ़ाने के लिए, ब्लेड इनलेट पर झुकाव को कम करें, ब्लेड की रुकावट को कम करें, और इस प्रकार इनलेट क्षेत्र को बढ़ाएं;
प्रवाह हानि को कम करने के लिए उच्च प्रवाह स्थितियों के तहत काम करने की स्थिति में सुधार करें। लेकिन आक्रमण का सकारात्मक कोण बहुत बड़ा नहीं होना चाहिए, अन्यथा इसका प्रभाव कार्यक्षमता पर पड़ेगा।
5) कम गति वाले पंप का उपयोग करना
घूर्णी गति जितनी कम होगी, एनपीएसएचआर उतना ही छोटा होगा।
6) एंटी कैविटेशन सामग्री का उपयोग करना
अभ्यास ने साबित कर दिया है कि किसी सामग्री की ताकत, कठोरता और कठोरता जितनी अधिक होगी, उसकी रासायनिक स्थिरता उतनी ही बेहतर होगी, और गुहिकायन के प्रति उसका प्रतिरोध उतना ही मजबूत होगा।
(2) डिवाइस का गुहिकायन भत्ता बढ़ाने के उपाय
1) प्रभावी गुहिकायन भत्ता में सुधार के लिए पंप से पहले भंडारण टैंक में तरल स्तर का दबाव बढ़ाएं।
2) सक्शन डिवाइस में पंप की स्थापना ऊंचाई कम करें, खासकर जब माध्यम के रूप में गर्म पानी पहुंचाते हैं, और सक्शन ऊंचाई और मध्यम तापमान के बीच संबंध पर विचार करें।
3) सक्शन डिवाइस को बैकफ़्लो डिवाइस से बदलें।
4) पंप से पहले सक्शन पाइपलाइन में प्रवाह हानि को कम करें। यदि संभव हो, तो आवश्यक सीमा के भीतर पाइपलाइन को छोटा करें, पाइपलाइन में प्रवाह दर को कम करने के लिए उचित सक्शन पाइपलाइन व्यास और फ़िल्टर निस्पंदन क्षेत्र (यदि कोई हो) का उपयोग करें, मोड़ और वाल्व की संख्या कम करें, और वाल्व खोलने को जितना संभव हो उतना बढ़ाएं।
5) यदि अंतराल गुहिकायन गंभीर है, तो रिसाव प्रवाह दर को कम करने और गुहिकायन की डिग्री को कम करने के लिए प्ररित करनेवाला पर संतुलन छेद ड्रिलिंग की विधि को अपनाया जा सकता है। ब्लेड पर संतुलन छेद प्ररित करनेवाला इनलेट पर इंजेक्ट किए गए तरल प्रवाह पर विनाशकारी और हस्तक्षेप करने वाला प्रभाव डालते हैं। रिसाव प्रवाह दर को कम करने के लिए बैलेंस छेद का क्षेत्र सीलिंग रिंग के निकासी क्षेत्र से 5 गुना से कम नहीं होना चाहिए, जिससे मुख्य तरल प्रवाह पर प्रभाव कम हो और पंप की एंटी कैविटेशन क्षमता में सुधार हो।
6) अनुभव से पता चला है कि गुहिकायन के तंत्र से शुरू करके, सक्शन पोर्ट में उचित मात्रा में गैस की आपूर्ति गुहिकायन की स्थिति को बाधित कर सकती है। हालाँकि, पंप गुहिकायन को रोकने के लिए वायु पुनःपूर्ति का उपयोग करना अत्यधिक तकनीकी है, और केवल उचित वायु पुनःपूर्ति मात्रा, स्थान और विधि से ही अच्छे परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं। अन्यथा, इससे पंप की प्रवाह दर, दबाव और दक्षता में उल्लेखनीय कमी आएगी और यहां तक कि संचालन के दौरान प्रवाह में रुकावट और प्रतिकूल परिणाम भी होंगे।
वायु आपूर्ति की उचित मात्रा को नियंत्रित करने और सटीक माप में कठिनाई को ध्यान में रखते हुए, लेखक के अभ्यास के साथ मिलकर, एक सुई वाल्व का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है जो वायु आपूर्ति वाल्व के लिए प्रवाह दर को समायोजित कर सकती है। साइट पर समायोजन के दौरान, गुहिकायन शोर को अलग करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है: सुई वाल्व के माध्यम से सेवन की मात्रा को तब तक समायोजित करें जब तक कि गुहिकायन शोर कम न हो जाए (कुछ सिस्टम पूरी तरह से शोर को खत्म कर सकते हैं, लेकिन कुछ सिस्टम केवल गुहिकायन शोर को कम कर सकते हैं, इसे पूरी तरह से खत्म नहीं कर सकते हैं), फिर सेवन की मात्रा को कम करने के लिए सुई वाल्व को थोड़ा पीछे समायोजित करें, कुछ समय के लिए ऑपरेशन का निरीक्षण करें जब तक कि विभिन्न निर्दिष्ट ऑपरेटिंग स्थितियों के तहत कोई प्रदर्शन असामान्यता न हो, और फिर सुई वाल्व के उद्घाटन को बंद कर दें। इस विधि से ध्वनि को कभी भी निम्नतम स्तर तक कम नहीं करना चाहिए! यदि पंप चलना बंद होने पर इनलेट दबाव सकारात्मक है, तो रिसाव को रोकने के लिए एक चेक वाल्व स्थापित किया जाना चाहिए।
7) शोध में पाया गया है कि जब माध्यम में वाष्पशील गैसें और रेत जैसे ठोस कण होंगे, तो पंप का गुहिकायन प्रदर्शन कम हो जाएगा। यह सुनिश्चित करने के लिए कि पंप में गुहिकायन का अनुभव न हो, पंप की चूषण ऊंचाई को साफ पानी की गणना की गई ऊंचाई से कम से कम 4.2 मीटर कम किया जाना चाहिए। नगरपालिका उद्योग में इस पर ध्यान देने योग्य है।
