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 کارا فناور اطلس پارسی،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.
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 میتواند 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 میبینید، 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 میشود.
در شکل بعدی شیر یک طرفه جلوی تخلیه لوله های عمودی را میگیرد، در حالیکه واتر لگ هم از تخلیه لوله های افقی برگشت جلوگیری کرده و از کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده جلوگیری میکند.
به عنوان یک اصل عمومی، در طراحی لوله کشی برج خنک کننده باید لوله ای عمودی قبل از کندانسور و بعد از شیر یک طرفه در نظر گرفته شود که به آن لوله پر کننده میگویند.
این لوله دو نقش را ایفا میکند:
- باعث پر آب شدن مسیر کندانسور مستقل از پمپ و تشت برج خنک کننده میشود که خطر خالی شدن آب در هنگام استارت را از بین میبرد.
- در هنگام شروع به کار چیلر مهم است که کندانسور از آب پر باشد، در حالی که بسیاری از کندانسورها در سطح ارتفاع بالاتر از تشت برج خنک کننده نصب میشوند. 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 میکند. 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 میتوان بلو دان را انجام داد که این مسیر صحیح است و پیشنهاد میگردد.
جریان گردابی در برج خنک کننده
جریان گردابی در برج خنک کننده هنگامی رخ میدهد 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 میشود. جهت رفع این مشکل میتوان از درپوش یا قطعه ای برای شکستن جریان گردابی در تشت و مسیر لوله استفاده نمود.
در برخی موارد مسیر لوله مکش پمپ از فلنج اتصال برج خنک کننده کوچکتر گرفته میشود که در این حالت به دلیل بوجود آمدن سرعت بالای آب ممکن است جریان گردابی درون لوله بوجود آید. بنابراین توصیه میشود که مسیر لوله از تشت برج خنک کننده به طول 10 برابر قطر لوله به اندازه همان اتصال تشت لوله کشی شود. 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 مییابد. در این حالت باید با استفاده از شیر بالانسینگ یا شیر فشار شکن در مسیر لوله کشی استفاده نمود.
- نصب اشتباه کنترلرهای بای پس که موجب تغییر شدید نقطه ای فشار و افزایش دبی آب خواهد شد.
جهت مطالعه بیشتر به مطالب “انتخاب پمپ برج خنک کن“ و “محاسبه هد پمپ برج خنک کننده“ و “بای پس برج خنک کننده“ مراجعه فرمایید.
