کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده

۱۳۹۸/۰۱/۱۵

کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده هنگامی به وجود می آید که به دلیل لوله کشی غیر صحیح هوا وارد مسیر مکش پمپ برج خنک کن می شود و به مرور باعث تخریب مکانیکی پمپ می شود. در نتیجه کاویتاسیون ، پره های 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 می باشد. در ادامه مطلب به بررسی دلایل بروز کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده می پردازیم و راه های جلوگیری از آن را بررسی می کنیم.

دلایل بروز کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده

اغلب به دلیل کاویتاسیون یا وجود هوا در لوله مکش به پره ها یا شفت پمپ شوک وارد می شود و از نظر مکانیکی آن را تخریب می کند که در نتیجه باعث کاهش جریان آب می شود. در صورت وجود مقدار زیاد هوا در لوله مکش ، شفت پمپ به سرعت دچار شکستگی می شود. دلیل این شکست هم این است که هنگامی که هوا وارد پروانه می شود بار وارد شده ناگهان صفر می شود و سپس آب با فشار بالا وارد می شود مابین این تغییرات بار صفر و ماکسیمم مانند وارد آمدن ضربه پروانه می شکند.

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 می شود.

کاویتاسیون در پمپ برج خنک کن
کاویتاسیون در پمپ برج خنک کن

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 می شود فقط وقتی درست عمل می کند 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 می شوند تا افت فشار کافی را در لوله بای پس بوجود آورده تا از فشار زیر اتمسفریک در نقطه C جلوگیری کنند و هنگامی که برج خنک کن در بای پس است باعث به جریان افتادن آب در واتر لگ نیز شوند.

کاویتاسیون-در-پمپ-برج-خنک-کننده
کاویتاسیون-در-پمپ-برج-خنک-کننده

همانطور که در شکل دوم نشان داده شده است ، ورود مستقیم بای پس به برج خنک کننده احتمال مکش هوا به مسیر پمپ را کاملا از بین میبرد ، در نتیجه این طرح لوله کشی مورد تأیید فنی شرکت بادران تهویه صنعت است.

مسیر تخلیه مانند در ناحیه مکش پمپ

در خیلی از برج های خنک کننده آب به مقدار کافی درتشت آبسرد برای پر کردن لوله مکش وجود ندارد. هنگام استارت پمپ می تواند آب موجود در تشت را به صورت ناگهانی خالی و یا پایین تر از حد قرمز بوجود آمدن ورتکس نماید. در هر دو حالت هوا به مسیر مکش پمپ وارد شده و برای پمپ فاجعه آمیز خواهد بود.

روش صحیح و غیر صحیح لوله کشی در دو شکل زیر نشان داده شده است. همانطور که در شکل اول می بینید پمپ هنگام استارت باید کندانسور و تمام مسیر لوله کشی برج خنک کننده را با آب پر نماید که به دلیل عدم وجود حجم آب مناسب در تشت ، موجب کاهش ناگهانی آب در تشت برج خنک کننده شده و هوا به مسیر مکش وارد می شود.

کاویتاسیون-در-برج-خنک-کن
کاویتاسیون-در-برج-خنک-کن

در شکل بعدی شیر یکطرفه جلوی تخلیه لوله های عمودی را می گیرد در حالیکه واتر لگ هم از تخلیه لوله های افقی برگشت جلوگیری می کند و از کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده جلوگیری می کند.

کاویتاسیون-در-برج-خنک-کننده
کاویتاسیون-در-برج-خنک-کننده

به عنوان یک اصل عمومی ، در طراحی لوله کشی برج خنک کننده باید لوله ای عمودی قبل از کندانسور و بعد از شیر یکطرفه در نظر گرفته شود که به آن لوله پر کننده می گویند ، این لوله دو نقش را ایفا می کند:

  • باعث پر آب شدن مسیر کندانسور مستقل از پمپ و تشت برج خنک کننده می شود که خطر خالی شدن آب در هنگام استارت را از بین می برد.
  • در هنگام شروع به کار چیلر مهم است که کندانسور از آب پر باشد ، در حالی که بسیاری از کندانسور ها در سطح ارتفاع بالاتر از تشت برج خنک کننده نصب می شوند در صورت نصب صحیح لوله کشی با لوله پر کننده و شیر یکطرفه در هنگام استارت چیلر ، کندانسور پر از آب بوده و مشکلی نخواهد داشت.

استفاده از شیر کاهنده فشار نیز از مشکلات نشت و برگشت تخلیه نیز محافظت می کند. با توجه به شکل مسیر زیرآب برج خنک کننده یا بلو دان هم در مسیر افقی برگشت به برج خنک کننده قرار گرفته است که تنها در زمان روشن بودن پمپ می توان بلو دان را انجام داد که این مسیر صحیح است و پیشنهاد می گردد.

جریان گردابی در برج خنک کننده

جریان گردابی در برج خنک کننده هنگامی رخ می دهد که میزان سطح آب موجود در تشت برج خنک کننده با میزان جریان آب در گردش متناسب نباشد. بوجود آمدن جریان گردابی باعث ورود هوا و در نتیجه کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده می شود. جهت رفع این مشکل می توان از درپوش یا قطعه ای برای شکستن جریان گردابی در تشت و مسیر لوله استفاده نمود.

جریان گردابی در برج خنک کننده
جریان گردابی در برج خنک کننده

در برخی موارد مسیر لوله مکش پمپ از فلنج اتصال برج خنک کننده کوچکتر گرفته می شود که در این حالت به دلیل بوجود آمدن سرعت بالای آب ممکن است جریان گردابی درون لوله بوجود آبد. بنابراین توصیه می شود که مسیر لوله از تشت برج خنک کننده به طول ۱۰ برابر قطر لوله به اندازه همان اتصال تشت لوله کشی شود و سپس با قطر کوچکتر به پمپ متصل شود تا سرعت آب کنترل شود و درون لوله جریان گردابی بوجود نیاید.

وظیفه مهندس طراح و شرکت سازنده است که لوله کشی ، پمپ و اتصالات متناسب باشد و آب بدون مشکل جریان یابد. حال در صورت طراحی اشتباه ممکن است چندین مشکل بوجود آید:

  • هد پمپ بیش از اندازه در نظر گرفته شود که در این حالت دبی افزایش می یابد. در این حالت باید با استفاده از شیر بالانسینگ یا شیر فشار شکن در مسیر لوله کشی استفاده نمود.
  • نصب اشتباه کنترلر های بای پس که موجب تغییر شدید نقطه ای فشار و افزایش دبی آب خواهد شد.

جهت مطالعه بیشتر به مطلب ” انتخاب پمپ برج خنک کن ” و ” محاسبه هد پمپ برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.