کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده هنگامی به وجود می‌آید که به دلیل لوله کشی غیر صحیح هوا وارد مسیر مکش پمپ برج خنک کن شده و به مرور باعث تخریب مکانیکی پمپ شود. در نتیجه کاویتاسیون، پره‌های رانش و یا شفت پمپ تخریب و شکسته خواهد شد. طراحی و نصب صحیح لوله کشی در جلوگیری از بروز کاویتاسیون و وارد شدن هوا به مسیر مکش پمپ دارای اهمیت می‌باشد. در ادامه مطلب از بادران تهویه صنعت به بررسی دلایل بروز کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده می‌پردازیم و راه‌های جلوگیری از آن را بررسی خواهیم کرد.
دلایل بروز کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده
اغلب به دلیل کاویتاسیون یا وجود هوا در لوله مکش به پره‌ها یا شفت پمپ شوک وارد می شود و از نظر مکانیکی آن را تخریب می‌کند که در نتیجه باعث کاهش جریان آب می‌شود. در صورت وجود مقدار زیاد هوا در لوله مکش، شفت پمپ به سرعت دچار شکستگی می‌شود. دلیل این شکست هم این است که هنگامی که هوا وارد پروانه می‌شود بار وارد شده ناگهان صفر می‌شود، سپس آب با فشار بالا وارد می‌شود. مابین این تغییرات نیز، بار صفر و ماکسیمم مانند وارد آمدن ضربه، پروانه می‌شکند.
سه دلیل برای وارد شدن هوا به لوله مکش وجود دارد:
- بای پس به لوله مکش پمپ
- مسیر تخلیه مانند در ناحیه مکش پمپ
- جریان گردابی در برج خنک کن
بای پس به لوله مکش پمپ
نصب غیر صحیح لوله بای پس به صورت مستقیم به لوله مکش موجب ورود هوای بسیار زیاد به پمپ خواهد شد. وقتی فشار زیر اتمسفر در بای پس و اتصالات لوله خروج وجود داشته باشد هوا به لوله مکش وارد می‌شود.
در شکل، وقتی برج خنک کننده در حال بای پس کردن است فشار در نقطه B به اندازه ارتفاع H1 بالاتر از فشار اتمسفر خواهد بود. فشار در نقطه C زیر اتمسفریک است که باعث مکش هوا می‌شود. فقط وقتی درست عمل می‌کند که کاهش فشار استاتیک به دلیل ارتفاع H2 معادل یا کوچکتر از افت فشار جریان در لوله بای پس باشد. شیر کنترل بای پس و لوله کشی بای پس طراحی می‌شوند تا افت فشار کافی را در لوله بای پس بوجود آورده تا از فشار زیر اتمسفریک در نقطه C جلوگیری کنند. هنگامی که برج خنک کن در بای پس است، باعث به جریان افتادن آب در واتر لگ نیز شوند.
نصب غير صحيح لوله باي پس به صورت مستقيم به لوله مكش موجب ورود هواي بسيار زياد به پمپ خواهد شد. وقتي فشار زير اتمسفر در باي پس و اتصالات لوله خروج وجود داشته باشد هوا به لوله مكش وارد مي شود.
در شكل ، وقتي برج خنك كننده در حال باي پس كردن است فشار در نقطه B به اندازه ارتفاع H1 بالاتر از فشار اتمسفر خواهد بود. فشار در نقطه C زير اتمسفريك است ، كه باعث مكش هوا مي شود فقط وقتي درست عمل مي كند كه كاهش فشار استاتيك به دليل ارتفاع H2 معادل يا كوچكتر از افت فشار جريان در لوله باي پس باشد. شير كنترل باي پس و لوله كشي باي پس طراحي مي شوند تا افت فشار كافي را در لوله باي پس بوجود آورده تا از فشار زير اتمسفريك در نقطه C جلوگيري كنند و هنگامي كه برج خنك كن در باي پس است باعث به جريان افتادن آب در واتر لگ نيز شوند.
پروانه برج خنک کننده ، با قابلیت تنظیم جهت و ضد خوردگی و وزن کم، برای هدایت حجم زیادی از هوا با کمترین مصرف انرژی و حداقل آلودگی صوتی طراحی شده اند که از مشخصه های بارز برجهای شرکت مهندسی کمپ می باشند. فن ها بالانس استاتیکی و دینامیکی شده و باعث حرکت آرام و عمر بیشتر یاتاقان ها می گردند. فن های فایبرگلاس ایروفول بنا به درخواست خریدار قابل ارائه می باشد، که این فن ها صدای فوق العاده کم و مقاومت خیلی خوب در مقابل خوردگی دارند.
همانطور كه در شكل دوم نشان داده شده است ، ورود مستقيم باي پس به برج خنك كننده احتمال مكش هوا به مسير پمپ را كاملا از بين ميبرد ، در نتيجه اين طرح لوله كشي مورد تأييد فني شركت بادران تهويه صنعت است.
مسير تخليه مانند در ناحيه مكش پمپ
در خيلي از برج هاي خنك كننده آب به مقدار كافي درتشت آبسرد براي پر كردن لوله مكش وجود ندارد. هنگام استارت پمپ مي تواند آب موجود در تشت را به صورت ناگهاني خالي و يا پايين تر از حد قرمز بوجود آمدن ورتكس نمايد. در هر دو حالت هوا به مسير مكش پمپ وارد شده و براي پمپ فاجعه آميز خواهد بود.
روش صحيح و غير صحيح لوله كشي در دو شكل زير نشان داده شده است. همانطور كه در شكل اول مي بينيد پمپ هنگام استارت بايد كندانسور و تمام مسيرلوله كشي برج خنك كننده را با آب پر نمايد كه به دليل عدم وجود حجم آب مناسب در تشت ، موجب كاهش ناگهاني آب در تشت برج خنك كننده شده و هوا به مسير مكش وارد مي شود.
در شكل بعدي شير يكطرفه جلوي تخليه لوله هاي عمودي را مي گيرد در حاليكه واتر لگ هم از تخليه لوله هاي افقي برگشت جلوگيري مي كند و از كاويتاسيون در پمپ برج خنك كننده جلوگيري مي كند. پکینگ برج خنک کننده قیمت ارزانتر نسبت به كاويتاسيون در پمپ برج خنك كننده دارد
به عنوان يك اصل عمومي ، در طراحي لوله كشي برج خنك كننده بايد لوله اي عمودي قبل از كندانسور و بعد از شير يكطرفه در نظر گرفته شود كه به آن لوله پر كننده مي گويند ، اين لوله دو نقش را ايفا مي كند:
- باعث پر آب شدن مسير كندانسور مستقل از پمپ و تشت برج خنك كننده مي شود كه خطر خالي شدن آب در هنگام استارت را از بين مي برد.
- در هنگام شروع به كار چيلر مهم است كه كندانسور از آب پر باشد ، در حالي كه بسياري از كندانسور ها در سطح ارتفاع بالاتر از تشت برج خنك كننده نصب مي شوند در صورت نصب صحيح لوله كشي با لوله پر كننده و شير يكطرفه در هنگام استارت چيلر ، كندانسور پر از آب بوده و مشكلي نخواهد داشت.
- جريان گردابي در برج خنك كننده هنگامي رخ مي دهد كه ميزان سطح آب موجود در تشت برج خنك كننده با ميزان جريان آب در گردش متناسب نباشد. بوجود آمدن جريان گردابي باعث ورود هوا و در نتيجه كاويتاسيون در پمپ برج خنك كننده مي شود. جهت رفع اين مشكل مي توان از درپوش يا قطعه اي براي شكستن جريان گردابي در تشت و مسير لوله استفاده نمود.
در برخي موارد مسير لوله مكش پمپ از فلنج اتصال برج خنك كننده كوچكتر گرفته مي شود كه در اين حالت به دليل بوجود آمدن سرعت بالاي آب ممكن است جريان گردابي درون لوله بوجود آبد. بنابراين توصيه مي شود كه مسير لوله از تشت برج خنك كننده به طول ۱۰ برابر قطر لوله به اندازه همان اتصال تشت لوله كشي شود و سپس با قطر كوچكتر به پمپ متصل شود تا سرعت آب كنترل شود و درون لوله جريان گردابي بوجود نيايد.
وظيفه مهندس طراح و شركت سازنده است كه لوله كشي ، پمپ و اتصالات متناسب باشد و آب بدون مشكل جريان يابد. حال در صورت طراحي اشتباه ممكن است چندين مشكل بوجود آيد:
- هد پمپ بيش از اندازه در نظر گرفته شود كه در اين حالت دبي افزايش مي يابد. در اين حالت بايد با استفاده از شير بالانسينگ يا شير فشار شكن در مسير لوله كشي استفاده نمود.
- نصب اشتباه كنترلر هاي باي پس كه موجب تغيير شديد نقطه اي فشار و افزايش دبي آب خواهد شد.