أوقف التجويف بالتركيب الصحيح للمضخة

داخل العديد من أنظمة المضخات ذات الأداء المتدني، يعمل عدو خفي. يبدو الصوت وكأنه حصى يطرق داخل الأنابيب، وآثاره بنفس القدر من التدمير. هذه الظاهرة هي التكهف - تكوين وانهيار فقاعات البخار بسرعة داخل المضخة. هذه العملية تطلق موجات صدمية شديدة تسبب تآكل المروحات، وتدمر الحلقات الميكانيكية، وتتسبب في اهتزاز شديد، مما يؤدي إلى فقدان كبير في الأداء.

بينما قد يبدو التكهف مشكلة هيدروليكية معقدة، فإن جذره غالبًا ما تكمن في شيء يمكن التحكم فيه بدرجة أكبر: التثبيت الأولي. يمكن تجنب العديد من مشاكل التكهف تمامًا من خلال التركيز على الإعداد الصحيح وتصميم الأنابيب الذكي. ستشرح هذه المقالة كيف أن التثبيت السليم للمضخة هو خط دفاعك الأول لمنع تكهف المضخة، مما يضمن تشغيل معداتك بكفاءة لسنوات قادمة.

ما الذي يسبب تكهف المضخة؟

يحدث التكهف عندما ينخفض ضغط السائل عند مدخل المضخة إلى ما دون ضغط بخاره. عند هذا الضغط المنخفض، يغلي السائل بشكل أساسي في درجة حرارة منخفضة، مكونًا فقاعات بخار. عندما تنتقل هذه الفقاعات إلى مناطق الضغط الأعلى داخل المضخة، فإنها تنهار بعنف، أو تنطوي على نفسها. هذا الانهيار هو ما يسبب الضرر والضوضاء المميزة.

تساهم عدة عوامل في هذا الانخفاض في الضغط:

• ضغط الشفط المنخفض: السبب الأكثر شيوعًا هو عدم كفاية صافي الارتفاع الإيجابي للشفط المتاح (NPSHa). إذا كان الارتفاع المتاح ليس أكبر من الارتفاع المطلوب من قبل المضخة (NPSHr)، فمن المؤكد تقريبًا حدوث التكهف.

• درجة حرارة السوائل المرتفعة: السوائل الأكثر دفئًا لها ضغط بخار أعلى، مما يجعلها أكثر عرضة للغليان وتكوين الفقاعات.

• تخطيط الأنابيب السيء: خطوط الشفط الطويلة أو صغيرة القطر أو وجود عدد كبير جدًا من المنعطفات ووصلات الأنابيب تزيد من فقدان الاحتكاك، مما يقلل الضغط عند مدخل المضخة.

• سرعة المضخة المفرطة: تشغيل المضخة بسرعة كبيرة يمكن أن يخلق انخفاضًا كبيرًا في الضغط داخل عين المروحة.

من المفيد التمييز بين تكهف الشفط (الناجم عن انخفاض ضغط المدخل) وتكهف التفريغ (الناجم عن ارتفاع ضغط التفريغ بشكل مفرط)، لكن مشاكل جانب الشفط هي الأكثر شيوعًا وهي المحور الأساسي لممارسات التثبيت السليمة.

التعرف على علامات التحذير من التكهف

التكهف ليس ظاهرة خفية. إذا كنت تعرف ما الذي تبحث عنه، فإن العلامات واضحة. تجاهلها سيؤدي إلى إصلاحات مكلفة وتوقف غير مجدول.

• الضوضاء: العَرَض الكلاسيكي الأكثر شيوعًا هو صوت طرق أو طحن أو فرقعة عالٍ، يُوصف غالبًا بأنه يشبه ضخ الصخور أو الحصى.

• الاهتزاز: يخلق الانهيار العنيف لفقاعات البخار اهتزازًا كبيرًا، يمكن الشعور به على غلاف المضخة والأنابيب المحيطة.

• انخفاض الأداء: قد تلاحظ تذبذبًا في ضغط التفريغ، أو معدل تدفق أقل من المتوقع، أو زيادة في استهلاك الطاقة للمحرك.

• تلف المروحة: أثناء الصيانة، سترى تنقرًا وتآكلًا على ريش المروحة، تبدو وكأنها أُكِلَت.

• فشل الحلقة: الاهتزاز الشديد الناجم عن التكهف يضع ضغطًا هائلاً على الحلقات الميكانيكية، مما يؤدي إلى تسريبات متكررة.

كيف يمنع التثبيت السليم للمضخة التكهف

منع تكهف المضخة لا يتعلق بإيجاد حل سحري بعد وقوع المشكلة؛ بل يتعلق بتصميم وتركيب النظام بشكل صحيح من البداية. يضمن التثبيت السليم للمضخة تدفقًا سلسًا وغير مقيد للسائل إلى فوهة شفط المضخة. وهذا يحافظ على هامش ضغط كاف فوق ضغط بخار السائل، مما يخلق هامش NPSH صحي ويجوع التكهف قبل أن يبدأ.

إن اتباع أفضل الممارسات المعتمدة أثناء الإعداد الميكانيكي وتخطيط الأنابيب هو الاستراتيجية الأكثر فعالية لتحقيق عمر خدمي طويل وخالٍ من المتاعب لمضختك.

ممارسات السباكة للشفط الأفضل

جانب الشفط هو المكان الذي تُكسب فيه معركة مقاومة ظاهرة التكهف أو تُخسر. أكثر من 80٪ من مشاكل المضخات تنشأ هنا. الالتزام بممارسات السباكة للشفط الأفضل هذه ليس قابلاً للنقاش.

استخدم قطر الأنبوب الصحيح

يجب أن يكون أنبوب الشفط دائمًا بنفس حجم مدخل الشفط للمضخة، أو preferably بحجم أكبر. يؤدي استخدام أنبوب أكبر إلى تقليل سرعة السائل وتقليل فقدان الاحتكاك، مما يزيد بشكل مباشر من الـ NPSHa.

اجعل خطوط الشفط قصيرة ومستقيمة

قلل من طول خط الشفط وعدد التجهيزات مثل المرابط والصمامات. كل مكون يزيد الاحتكاك ويساهم في انخفاض الضغط. المسار القصير والمباشر هو الأفضل دائمًا.

حافظ على شفط مغمور

كلما أمكن، قم بتركيب المضخة أسفل مستوى السائل في خزان التغذية. هذا "الشفط المغمور" يوفر ارتفاعًا ثابتًا إيجابيًا يساعد في دفع السائل إلى المضخة، مما يحسن بشكل كبير هامش الـ NPSH.

استخدم مخفضات اللامركزية بشكل صحيح

إذا كنت بحاجة إلى تقليل حجم الأنبوب ليتناسب مع مدخل المضخة، فاستخدم مخفضًا لامركزيًا مع الجانب المسطح في الأعلى. هذا يمنع احتباس الهواء عند أعلى نقطة في الأنبوب، والذي يمكن أن يسبب انسداد البخار والتكهف.

وفر مسارًا مستقيمًا كافيًا

قم بتركيب قسم مستقيم من الأنبوب، طوله 5 إلى 10 أضعاف قطر الأنبوب على الأقل، مباشرة قبل شفة الشفط للمضخة. هذا يسمح للتدفق بالاستقرار ودخل عينة المروحة دون اضطراب. لا تقم أبدًا بتركيب رابط مباشرة على فوهة الشفط للمضخة.

الفحوصات الرئيسية للنظام والتركيب

بeyond تخطيط السباكة، تلعب عوامل النظام الأخرى دورًا حاسمًا.

ارتفاع المضخة ونقطة التشغيل

ضع في اعتبارك بعناية ارتفاع المضخة بالنسبة لمصدر السائل لضمان وجود ارتفاع ثابت كافٍ. أيضًا، شغل المضخة بالقرب من نقطة أفضل كفاءة (BEP) على منحنى المضخة. تشغيلها بعيدًا جدًا إلى اليمين (تدفق عالٍ) أو اليسار (تدفق منخفض) يمكن أن يحفز التكهف.

التحقق قبل التشغيل

قبد التشغيل، تحقق من هذه العناصر الحرجة:

• المحاذاة: أعد فحص محاذاة المحرك والمضخة بعد توصيل جميع الأنابيب لتصحيح أي إجهاد في الأنبوب.

• هامش الـ NPSH: احسب الـ NPSHa لنظامك وتأكد من أنه يتجاوز الـ NPSHr للمضخة بهامش أمان.

• التشغيل الأولي: تأكد من أن المضخة وخط السحب مملوءان بالكامل بالسائل وأن كل الهواء قد تم إخراجه.

• الصمامات: تأكد من أن صمام السحب مفتوح بالكامل وأن صمان الطرد مفتوح جزئيًا لمنع المضخة من العمل ضد ضغط مغلق عند بدء التشغيل.

التحكم في الجريان من جانب الطرد فقط

لا تستخدم أبدًا صمامًا على جانب السحب للتحكم في التدفق. تقييد خط السحب يخلق انخفاضًا هائلاً في الضغط وهو طريقة مضمونة للتسبب في ظاهرة التكهف. قم دائمًا بإجراء التحكم في التدفق باستخدام صمام الطرد.

الصيانة والمراقبة طويلة الأجل

عملك لا ينتهي بعد بدء التشغيل. المراقبة المنتظمة تساعد في اكتشاف المشكلات الناشئة.

• استمع إلى الضوضاء غير المعتادة وراقب مستويات الاهتزاز.

• أثناء الصيانة المجدولة، افحص المروحة (الدفاعة) للكشف عن أي علامات للتآكل أو التنقر.

• حافظ على نظافة مصافي ومصفيات السحب لمنع الانسداد الذي قد يعيق التدفق.

• إذا تغيرت ظروف النظام (مثل ارتفاع درجات الحرارة أو سوائل مختلفة)، قم بإعادة تقييم هامش الـ NPSH الخاص بك.

الخلاصة: التثبيت الجيد هو أفضل حماية لك

ظاهرة التكهف قوة مدمرة، لكنها ليست حتمية. بينما يمكن أن تكون مشكلة هيدروليكية معقدة، فإن منعها يعود في الغالب إلى ممارسات التثبيت الأساسية. من خلال التركيز على تصميم أنابيب السحب الصحيح، وضمان هامش كافٍ من الـ NPSH، وإجراء فحص دقيق قبل التشغيل، يمكنك إنشاء نظام مقاوم بطبيعته لظاهرة التكهف.

المضخة المثبتة بشكل جيد هي أفضل حماية لك ضد الضوضاء والاهتزاز والضرر الذي يجلبه التكهف. عامل عملية التثبيت بالدقة التي تستحقها، وسوف تكافئك مضختك بتشغيل سلس وفعال وطويل الأمد.