केन्द्रापसारक पम्पों के मूल सिद्धांत: गुहिकायन

केन्द्रापसारक पम्पों में गुहिकायन के प्रकार

केन्द्रापसारक पंपों में गुहिकायन को कम करने या रोकने के लिए, होने वाले विभिन्न प्रकार के गुहिकायन को समझना महत्वपूर्ण है। इन प्रकारों में शामिल हैं:

1. वाष्पीकरण गुहिकायन। इसे "विशिष्ट गुहिकायन" या "नेट पॉजिटिव सक्शन हेड डेफिशिएंसी (एनपीएसएचए) गुहिकायन" के रूप में भी जाना जाता है, यह गुहिकायन का सबसे आम प्रकार है। केन्द्रापसारक पंप द्रव की गति को बढ़ाता है क्योंकि इसे प्ररित करनेवाला छेद के माध्यम से खींचा जाता है। वेग में वृद्धि द्रव दबाव में कमी से मेल खाती है। दबाव में कमी के कारण द्रव का कुछ हिस्सा उबल सकता है (वाष्प बन सकता है) और वाष्प के बुलबुले बन सकते हैं, जो उच्च दबाव वाले क्षेत्र में पहुंचने पर हिंसक रूप से ढह जाते हैं और एक छोटी सदमे की लहर पैदा करते हैं।

 

2. अशांत गुहिकायन. पाइपिंग सिस्टम में एल्बो, वाल्व, फिल्टर आदि जैसे हिस्से पंप किए जाने वाले तरल की मात्रा या प्रकृति के लिए उपयुक्त नहीं हो सकते हैं, जो पूरे तरल में एड़ी धाराएं, अशांति और दबाव अंतर पैदा कर सकते हैं। जब ये घटनाएं पंप के प्रवेश द्वार पर दिखाई देती हैं, तो वे सीधे पंप के अंदर का क्षरण करेंगी या तरल को वाष्पीकृत कर देंगी।

 

3. पत्ती सिंड्रोम गुहिकायन. इसे "ब्लेड थ्रू सिंड्रोम" के रूप में भी जाना जाता है, इस प्रकार की गुहिकायन तब होती है जब प्ररित करनेवाला का व्यास बहुत बड़ा होता है या पंप हाउसिंग की आंतरिक कोटिंग बहुत मोटी होती है / पंप हाउसिंग का आंतरिक व्यास बहुत छोटा होता है। इनमें से कोई एक या दोनों स्थितियां पंप हाउसिंग में जगह (निकासी) को स्वीकार्य स्तर से कम कर देंगी। पंप आवास में निकासी में कमी से द्रव प्रवाह दर में वृद्धि होती है, जिसके परिणामस्वरूप दबाव में कमी आती है। कम दबाव के कारण द्रव वाष्पीकृत हो सकता है, जिससे गुहिकायन बुलबुले उत्पन्न हो सकते हैं।

 

4. आंतरिक पुनरावर्तन गुहिकायन। जब पंप वांछित प्रवाह दर पर तरल पदार्थ का निर्वहन करने में असमर्थ होता है, तो यह कुछ या सभी तरल पदार्थ को प्ररित करनेवाला के चारों ओर पुन: प्रसारित करने का कारण बनता है। पुनरावृत्त द्रव कम दबाव और उच्च दबाव वाले क्षेत्रों से गुजरता है, जिसके परिणामस्वरूप गर्मी, उच्च गति और वाष्पीकरण बुलबुले का निर्माण होता है। आंतरिक रीसर्क्युलेशन का एक सामान्य कारण पंप आउटलेट वाल्व बंद होने पर (या कम प्रवाह दर के साथ) पंप चलाना है।

 

5. गुहिकायन के साथ वायु का प्रवेश। खराब वाल्व या ढीले कनेक्टर के माध्यम से हवा को पंप में खींचा जा सकता है। एक बार पंप के अंदर, हवा तरल पदार्थ के साथ प्रवाहित होगी। द्रव और हवा की गति से बुलबुले बन सकते हैं जो पंप प्ररित करनेवाला के बढ़ते दबाव के संपर्क में आने पर "विस्फोट" हो जाते हैं।

 

वे कारक जो गुहिकायन का कारण बनते हैं

एनपीएसएच, एनपीएसएचए, और एनपीएसएचआर

केन्द्रापसारक पंपों में गुहिकायन को रोकने के लिए एनपीएसएच एक महत्वपूर्ण कारक है। एनपीएसएच वास्तविक चूषण दबाव और द्रव वाष्प दबाव के बीच का अंतर है, जिसे पंप इनलेट पर मापा जाता है। पंप में द्रव को वाष्पीकृत होने से रोकने के लिए एनपीएसएच मान अधिक होना चाहिए। एनपीएसएचए पंप परिचालन स्थितियों के तहत वास्तविक एनपीएसएच है। आवश्यक नेट पॉजिटिव सक्शन हेड (एनपीएसएचआर) गुहिकायन से बचने के लिए पंप निर्माता द्वारा निर्दिष्ट न्यूनतम एनपीएसएच है। एनपीएसएचए सक्शन पाइप और पंप की स्थापना और संचालन विवरण का एक कार्य है। एनपीएसएचआर पंप डिजाइन का एक कार्य है और इसका मूल्य पंप परीक्षण द्वारा निर्धारित किया जाता है। एनपीएसएचआर परीक्षण स्थितियों के तहत उपलब्ध हेड को इंगित करता है, और आमतौर पर पोकेशन पहचान के आधार के रूप में पंप हेड (मल्टीस्टेज पंप, हेड इम्पेलर हेड के लिए) में 3% की गिरावट लेता है। गुहिकायन से बचने के लिए एनपीएसएचए हमेशा एनपीएसएचआर से अधिक होना चाहिए।

वायु प्रवेश और गुहिकायन में इसकी भूमिका
जब हवा पंप की सक्शन लाइन में प्रवेश करती है, तो हवा का प्रवेश होता है, जिसके परिणामस्वरूप गुहिकायन का खतरा बढ़ जाता है। यह अनुचित पंप भरने, सक्शन लाइन में रिसाव, और सक्शन लाइन में एड़ी या अशांत प्रवाह के कारण हो सकता है। तरल में हवा छोटे बुलबुले बनाती है, जो पंप में दबाव की स्थिति में, गुहिकायन प्रक्रिया में योगदान कर सकती है या उसे बढ़ा सकती है। गुहिकायन के जोखिम को कम करने के लिए हवा के प्रवेश को कम करना महत्वपूर्ण है। इसे न्यूनतम विसर्जन आवश्यकताओं का अनुपालन करके, पाइप कनेक्शन की उचित सीलिंग सुनिश्चित करके, पर्याप्त एनपीएसएचए बनाए रखकर और पंप इनलेट पर अशांति से बचाकर प्राप्त किया जा सकता है।

 

गुहिकायन जोखिम से संबंधित पंप और सिस्टम वक्रों का विश्लेषण

 

गुहिकायन के जोखिम को समझने और कम करने के लिए पंप और सिस्टम वक्र विश्लेषण एक महत्वपूर्ण उपकरण है। पंप और सिस्टम वक्रों के बीच का अंतर विभिन्न सिस्टम स्थितियों के तहत पंप के प्रवाह, हेड और दक्षता के प्रदर्शन को दर्शाता है। पंप और सिस्टम वक्रों का विश्लेषण करके, ऑपरेटर पंप की इष्टतम ऑपरेटिंग रेंज निर्धारित कर सकता है और गुहिकायन का कारण बनने वाले क्षेत्रों से बच सकता है। इन क्षेत्रों में वे स्थितियाँ शामिल हैं जहाँ प्रवाह दर बहुत अधिक है या सक्शन हेड बहुत कम है। न्यूनतम प्रवाह बिंदु पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए, क्योंकि इस दर से नीचे संचालन करने से गुहिकायन का खतरा बहुत बढ़ जाता है। पंप कर्व्स का उचित उपयोग केन्द्रापसारक पंपों में गुहिकायन को कम करने के लिए पंप चयन, संचालन गति और आवश्यक सावधानियों के बारे में निर्णय लेने में मदद करता है।

 

गुहिकायन को कम करने की रणनीतियाँ

गुहिकायन को रोकने के लिए एनपीएसएचए बढ़ाएं
यह सुनिश्चित करना कि एनपीएसएचए एनपीएसएचआर से अधिक है, गुहिकायन से बचने के लिए आवश्यक है। यह इसके द्वारा किया जा सकता है:

1. सक्शन जलाशय/टैंक के सापेक्ष पंप की ऊंचाई कम करें। सक्शन जलाशय/पूल में स्तर बढ़ा सकते हैं, या पंप की स्थापना ऊंचाई कम कर सकते हैं। इससे पंप इनलेट पर एनपीएसएचए बढ़ जाता है।

 

2. सक्शन पाइप का व्यास बढ़ाएँ। यह निरंतर प्रवाह दर पर द्रव वेग को कम करता है, जिससे पाइप और फिटिंग के लिए सक्शन हेड नुकसान कम हो जाता है।

 

3. सहायक उपकरण के हेड लॉस को कम करें। पंप सक्शन लाइन पर कनेक्शनों की संख्या कम करें। पाइप फिटिंग के कारण सक्शन हेड के नुकसान को कम करने में मदद के लिए लंबे त्रिज्या मोड़, पूर्ण व्यास वाल्व और टेपर कम करने वाले पाइप जैसे सहायक उपकरण का उपयोग करें।

 

4. जहां तक ​​संभव हो, पंप सक्शन लाइन पर फिल्टर और फिल्टर स्थापित करने से बचें, क्योंकि वे आमतौर पर केन्द्रापसारक पंप में गुहिकायन का कारण बनते हैं। यदि इससे बचा नहीं जा सकता है, तो सुनिश्चित करें कि पंप सक्शन लाइन पर फिल्टर और फिल्टर की नियमित जांच और सफाई की जाती है।

 

5. भाप के दबाव को कम करने के लिए पंप किए गए तरल पदार्थ को ठंडा करें।

 

गुहिकायन को रोकने के लिए एनपीएसएच मार्जिन के बारे में जानें

एनपीएसएच मार्जिन एनपीएसएचए और एनपीएसएचआर के बीच का अंतर है। एक बड़ा एनपीएसएच मार्जिन गुहिकायन के जोखिम को कम करता है क्योंकि यह एक सुरक्षा कारक प्रदान करता है जो परिचालन स्थितियों में उतार-चढ़ाव के कारण एनपीएसएचए को सामान्य परिचालन स्तर से नीचे गिरने से रोकता है। एनपीएसएच मार्जिन को प्रभावित करने वाले कारकों में द्रव विशेषताएँ, पंप गति और चूषण स्थितियाँ शामिल हैं। विश्वसनीय पंप प्रदर्शन सुनिश्चित करने और गुहिकायन के जोखिम को कम करने के लिए इंजीनियरों को डिजाइन और परिचालन योजना चरणों के दौरान इस मार्जिन की गणना और अधिकतम करना चाहिए। वास्तविक समय परिचालन डेटा के आधार पर नियमित निगरानी और समायोजन एक प्रभावी एनपीएसएच मार्जिन बनाए रखने में मदद करता है।

 

न्यूनतम पंप प्रवाह बनाए रखें

यह सुनिश्चित करना कि केन्द्रापसारक पंप निर्दिष्ट न्यूनतम प्रवाह दर से ऊपर चल रहा है, गुहिकायन को कम करने के लिए महत्वपूर्ण है। अपने इष्टतम प्रवाह सीमा (स्वीकार्य कार्य क्षेत्र) के नीचे काम करने वाले केन्द्रापसारक पंप कम दबाव वाले क्षेत्रों की संभावना को बढ़ाते हैं, जो गुहिकायन को प्रेरित कर सकते हैं। प्रत्येक केन्द्रापसारक पंप में एक पंप विशेषता वक्र होता है जो गुहिकायन जैसी परिचालन समस्याओं को रोकने के लिए आवश्यक न्यूनतम प्रवाह दर दिखाता है। इस न्यूनतम प्रवाह को प्रवाह नियंत्रण विधियों जैसे बाईपास लाइनों, नियंत्रण वाल्व, या चर गति पंपों का उपयोग करके बनाए रखा जा सकता है। स्टार्ट-अप या शटडाउन चरण के दौरान यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जब पंप की मांग बदलती है।

 

गुहिकायन को कम करने के लिए प्ररित करनेवाला डिजाइन विचार

प्ररित करनेवाला का डिज़ाइन इस बात में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है कि केन्द्रापसारक पंप में गुहिकायन होने का खतरा है या नहीं। कम और बड़े ब्लेड वाला एक प्ररित करनेवाला द्रव को कम गति देता है, जिससे गुहिकायन का खतरा कम हो जाता है। इसके अलावा, बड़े इनलेट व्यास या पतले ब्लेड वाले इम्पेलर तरल पदार्थ के प्रवाह को अधिक सुचारू रूप से प्रबंधित करने में मदद करते हैं, अशांति और बुलबुले के गठन को कम करते हैं। इम्पेलर्स और पंपों की सेवा जीवन को उन सामग्रियों का उपयोग करके बढ़ाया जा सकता है जो गुहिकायन क्षति के लिए प्रतिरोधी हैं।

एंटी-कैविटेशन उपकरणों का उपयोग करें

गुहिकायन रोकथाम उपकरण, जैसे प्रवाह नियंत्रण सहायक उपकरण या गुहिकायन दमन अस्तर, गुहिकायन को प्रभावी ढंग से कम कर सकते हैं। इन उपकरणों की भूमिका प्ररित करनेवाला के चारों ओर द्रव की गतिशीलता को नियंत्रित करना, अधिक स्थिर प्रवाह प्रदान करना और अशांति और कम दबाव वाले क्षेत्रों को कम करना है जो गुहिकायन का कारण बनते हैं। फ्लो रेक्टिफायर का उपयोग तरल पदार्थ में भंवरों को कम करने और पंप इनलेट स्थितियों में सुधार करने के लिए किया जा सकता है। गुहिकायन दमन अस्तर फटने से पहले बुलबुले को तोड़ देता है, प्ररित करनेवाला और पंप आवास को क्षति से बचाता है।

 

गुहिकायन को रोकने के लिए पंप को सही आकार देने का महत्व

पोकेशन को रोकने के लिए सही पंप प्रकार का चयन करना और किसी विशेष एप्लिकेशन के लिए सही आकार निर्दिष्ट करना महत्वपूर्ण है। अधिक आकार के पंप कम प्रवाह दर पर कम कुशलता से काम कर सकते हैं, जिससे गुहिकायन का खतरा बढ़ जाता है, जबकि कम आकार के पंपों को प्रवाह आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अधिक मेहनत करने की आवश्यकता हो सकती है, जिससे गुहिकायन की संभावना भी बढ़ जाती है। उचित पंप चयन में अधिकतम, सामान्य और न्यूनतम प्रवाह आवश्यकताओं, द्रव विशेषताओं और सिस्टम लेआउट का विस्तृत विश्लेषण शामिल है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि पंप निर्दिष्ट ऑपरेटिंग रेंज के भीतर काम कर रहा है। सटीक चयन गुहिकायन को रोकता है और पूरे जीवन चक्र में पंप की दक्षता और विश्वसनीयता में सुधार करता है। केन्द्रापसारक पंपों में गुहिकायन महत्वपूर्ण घटकों को नुकसान पहुंचाकर दक्षता को प्रभावित कर सकता है और सेवा जीवन को छोटा कर सकता है। चर्चा की गई रणनीतियों को लागू करना, जैसे पंप डिजाइन और चयन को अनुकूलित करना, उचित प्रवाह दर बनाए रखना और पर्याप्त एनपीएसएच मार्जिन सुनिश्चित करना, गुहिकायन के जोखिम को काफी कम कर देगा। नियमित निगरानी और रखरखाव यह सुनिश्चित करता है कि पंप इष्टतम परिस्थितियों में काम कर रहा है, जिससे सेवा जीवन और विभिन्न अनुप्रयोगों की विश्वसनीयता बढ़ जाती है। सक्रिय उपाय करके, उपकरण प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं और गुहिकायन के कारण होने वाली महंगी क्षति और खतरों से बच सकते हैं।