1. Pregled incidenta

Sistem krožnega hlajenja enote z močjo 25 MW uporablja dva  črpalke z deljenim ohišjemPodatki na tipski ploščici vsake črpalke:

Pretok (Q): 3,240 m³/h

Projektna višina (V): 32 m

Hitrost (n): 960 vrt/min

Moč (Pa): 317.5 kW

Zahtevana NPSH (Hs): 2.9 m (≈ 7.4 m NPSHr)

V samo dveh mesecih se je zaradi kavitacijske erozije rotor ene črpalke preluknjal.

2. Terenske preiskave in diagnostika

Odčitek tlaka na merilniku izpusta: ~0.1 MPa (v primerjavi s pričakovanim ~0.3 MPa za 32 m tlaka)

Opaženi simptomi: silovito nihanje igle in kavitacijski "pokajoči" zvoki

Analiza: Črpalka je delovala daleč desno od svoje točke največje učinkovitosti (BEP) in je zagotavljala le ~10 m tlaka namesto 32 m.

3. Testiranje na kraju samem in potrditev vzroka

Operaterji so počasi dušili izpustni ventil črpalke:

Izpustni tlak se je povečal z 0.1 MPa na 0.28 MPa.

Kavitacijski hrup je prenehal.

Izboljšan vakuum kondenzatorja (650 → 700 mmHg).

Temperaturna razlika na kondenzatorju se je znižala s ~33 °C na <11 °C, kar potrjuje obnovljen pretok.

Zaključek: Kavitacijo je povzročilo dosledno delovanje pri nizki tlačni višini/nizkem pretoku, ne pa puščanje zraka ali mehanska okvara.

4. Zakaj zapiranje ventila deluje

Dušenje izpusta poveča celotni upor sistema, s čimer se delovna točka črpalke premakne levo proti njeni najboljši delovni točki (BEP) – s čimer se obnovi zadostna tlačna višina in pretok. Vendar pa:

Ventil mora ostati odprt le ~10 % – to povzroča obrabo in neučinkovitost.

Neprekinjeno delovanje v teh pogojih dušenja je neekonomično in lahko povzroči poškodbo ventila.

5. Strategija in rešitve upravljanja

Glede na prvotne specifikacije črpalke (32 m tlaka) in dejansko potrebo (~12 m) obrezovanje rotorja ni bilo izvedljivo. Priporočena rešitev:

Zmanjšajte hitrost motorja: z 960 vrt/min na 740 vrt/min.

Preoblikujte geometrijo rotorja za optimalno delovanje pri nižji hitrosti.

Rezultat: Kavitacija odpravljena in poraba energije znatno zmanjšana – potrjeno v nadaljnjih testih.

6. Pridobljena spoznanja

Vedno velikost razcepljeno ohišje črpalke blizu njihove najboljše izhodne točke (BEP), da se prepreči poškodbe zaradi kavitacije

Spremljajte NPSH – NPSHa mora presegati NPSHr; regulacija plina je le obliž, ne pa rešitev.

Glavna pravna sredstva:

Prilagodite velikost rotorja ali hitrost vrtenja (npr. VFD, jermenski pogon),

Sistem za ponovno cevovode za povečanje izpustne višine,

Zagotovite pravilno dimenzioniranje ventilov in se izogibajte stalnemu delovanju črpalk z dušenjem

Uvedite spremljanje delovanja za zgodnje odkrivanje delovanja z nizkim tlakom in nizkim pretokom.

7. Zaključek

Ta primer poudarja nujnost uskladitve delovanja črpalke z njenimi konstrukcijskimi specifikacijami. Črpalka z deljenim ohišjem, ki je prisiljena delovati daleč od svoje najboljše delovne moči (BEP), bo kavitirala – tudi če so ventili ali tesnila videti brezhibni. Popravki, kot sta zmanjšanje hitrosti in preoblikovanje rotorja, ne le odpravijo kavitacijo, temveč izboljšajo tudi splošno energetsko učinkovitost.