Кавитация и NPSH простыми словами

Кавитация — одна из главных причин преждевременного износа рабочего колеса и падения производительности насоса. Разберём без формул из учебника, что физически происходит при кавитации, что такое NPSH и как не допустить кавитации при подборе и монтаже насоса.

Что такое кавитация

Внутри насоса, на входе в рабочее колесо, давление жидкости минимально. Если оно падает ниже давления насыщенного пара при данной температуре, жидкость вскипает прямо в потоке — образуются пузырьки пара. Дальше по колесу давление снова растёт, и пузырьки схлопываются (конденсируются) с микроударами.

Эти схлопывания происходят миллионы раз в секунду у поверхности колеса. Каждый удар — крошечный, но их количество и локальные давления таковы, что металл постепенно выкрашивается. Это и есть кавитация — не «поломка» в один момент, а разрушающий процесс.

Как проявляется кавитация

Характерный шум — треск, будто через насос идёт гравий или песок.
Вибрация и неравномерная работа.
Падение подачи и напора — паровые пузыри «съедают» часть потока.
Питтинг — со временем на лопастях и покрывном диске колеса появляются раковины и каверны.

Падение производительности легко перепутать с износом или засором. Как отличить причины — в статье «Насос не качает или качает слабо».

Что такое NPSH

NPSH (Net Positive Suction Head, кавитационный запас) — это показатель, который связывает кавитацию с условиями на входе в насос. Различают два NPSH:

NPSHr (required) — требуемый кавитационный запас. Это свойство самого насоса, его указывает производитель. Показывает, какой минимальный запас давления на входе нужен, чтобы насос не кавитировал.
NPSHa (available) — располагаемый кавитационный запас. Это свойство вашей системы: зависит от высоты всасывания, температуры жидкости, потерь во всасывающей линии и атмосферного давления.

Условие работы без кавитации простое:

NPSHa > NPSHr (с запасом 0,5–1,0 м)

Если располагаемый запас в системе меньше требуемого насосом — насос будет кавитировать, как его ни выбирай по напору и подаче.

Из чего складывается NPSHa

Располагаемый запас системы зависит от четырёх факторов:

Атмосферное (или избыточное) давление над жидкостью — «толкает» жидкость к насосу.
Высота столба жидкости над входом — подпор помогает, всасывание сверху вычитается.
Потери во всасывающей линии — трение, фильтр, отводы — уменьшают запас.
Давление насыщенного пара при температуре жидкости — чем горячее, тем больше вычитается.

Отсюда практический вывод: NPSHa падает при высокой температуре, при большой высоте всасывания и при засорённом или узком всасывающем тракте. Именно эти условия и провоцируют кавитацию.

Пример: почему горячая вода кавитирует легче

Один и тот же насос, перекачивающий холодную воду (15 °C) из открытого приямка с небольшим подпором, работает спокойно: давление насыщенного пара холодной воды мало, и NPSHa остаётся высоким. Стоит поднять температуру жидкости до 70–80 °C (горячие технологические стоки), как давление вскипания резко растёт, NPSHa падает — и тот же насос в тех же геометрических условиях начинает кавитировать. Поэтому температуру среды обязательно учитывают при подборе, а не только подачу и напор.

Что повышает риск кавитации

Высокая температура жидкости — чем горячее, тем ниже давление вскипания, тем легче кавитация.
Большая высота всасывания — для самовсасывающих и поверхностных насосов.
Узкая или длинная всасывающая линия — растут потери, падает NPSHa.
Засор фильтра или приёмной сетки на входе.
Работа далеко справа от рабочей точки — при завышенном расходе NPSHr растёт.

Погружные насосы и кавитация

У погружных насосов Flygt рабочее колесо находится в перекачиваемой жидкости, и высота всасывания как таковая отсутствует — это само по себе снижает риск кавитации по сравнению с поверхностными насосами. Но кавитация всё равно возможна: при работе далеко за пределами рабочей точки, при перекачивании горячих стоков или при завоздушивании и подсосе воздуха у самого дна. Поэтому важны правильный подбор по рабочей точке и корректная настройка уровней отключения.

Как избежать кавитации

Подбирать насос в рабочую точку, а не «с запасом» по расходу — см. расчёт напора и подачи.
Не занижать уровень отключения, чтобы насос не хватал воздух у дна.
Учитывать температуру горячих технологических стоков при подборе.
Следить за чистотой приёмной части и минимальным подпором на входе.

База по параметрам, на которые опирается подбор, — в статье «Что такое напор и подача насоса».

Что делать, если насос уже кавитирует

Если появился характерный треск, вибрация и упала подача, действуют по порядку — от простого к сложному:

Проверить приёмную часть — очистить фильтр, сетку, приямок от засора, который перекрывает вход.
Поднять уровень отключения, чтобы насос не работал у самого дна и не подсасывал воздух.
Проверить рабочую точку — не гонит ли насос завышенный расход (работа далеко справа от BEP резко повышает NPSHr).
Оценить температуру среды — если стоки горячее, чем при подборе, запас мог исчезнуть.
Пересмотреть подбор или обвязку, если предыдущие шаги не помогли: возможно, модель не соответствует условиям входа.

Затягивать нельзя: кавитация не «самоустраняется», а планомерно разрушает колесо и уплотнение. Чем дольше насос работает с кавитацией, тем дороже последующий ремонт.

Связанные материалы

Официальная страница бренда Flygt на сайте Xylem — каталоги и техническая документация производителя.
Что такое напор и подача насоса
Насос не качает или качает слабо: причины
Как рассчитать напор и подачу насоса

Поможем подобрать насос без кавитации

Опишите условия — среду, температуру, подачу и напор — и инженер подберёт модель Flygt с достаточным кавитационным запасом под вашу задачу. Ответ в течение 1 рабочего дня, бесплатно.

Телефон: +7 (495) 089-97-15 · Email: info@nasosflygt.ru · Онлайн-подбор →