Методы снижения кавитации

Как известно, кавитация (также часто называемая «белым шумом») возникает из-за того, что по той или иной причине повышается скорость среды в трубопроводе и, соответственно, резко падает давление. И здесь нужно заметить вот что: некоторые пытаются решить проблемы с образованием пузырьков газа или пара, увеличивая проходное сечение трубопровода, думая, что таким образом среда будет меньше воздействовать на стенки трубопровода. Однако в действительности расширение диаметра труб приводит лишь к обратному эффекту, и нетрудно понять, почему. Дело в том, что при увеличении сечения давление падает ещё больше, а значит, в этом участке системы количество образующихся каверн будет увеличиваться тем больше, чем больше будет увеличиваться сечение. Поэтому выход заключается не в увеличении диаметра труб или сечения трубопроводной арматуры, а в том, чтобы увеличить обратное давление в трубопроводе.

Известно, что повышение обратного давления всего лишь на 5% в разы сокращает кавитацию, а если его повысить уже на 10%, то кавитационные процессы в 99% случаев останавливаются полностью. Кроме того, нужно обратить внимание и на материал изготовления труб. Если в вашей трубопроводной системе установлены алюминиевые трубы, имеет смысл заменить их на трубы из чугуна или стали — это в разы сократит процессы эрозии. Это же справедливо и для различных видов трубопроводной арматуры — например, предохранительной и регулирующей. Что же касается клапанов с возможностью авторегулировки давления (например, клапанов прямого действия), то воздействие эрозии на них сводится к минимуму, так как функция регулировки давления позволит практически исключить возникновение кавитации. Это, кстати, хороший повод использовать в тех трубопроводных системах, которые подвержены кавитационным процессам, клапаны с авторегулировкой давления.

И надо сказать, что переход на подобные клапаны не представляет сегодня большого труда, поскольку они выполняются по тем же стандартам (габаритные размеры, диаметры сечения, номинальное давление и температура и т.д.). Если же речь идёт о насосном оборудовании, то здесь хотелось бы предостеречь заказчиков от возможного применения выпускных клапанов для снижения кавитации. Выпускные клапаны не решат этой проблемы, так как после блокировки клапана и увеличения давления в насосе затем происходит резкое падение давления в результате срабатывания клапана, а значит создаётся благоприятная возможность для образования кавитации. А вот повышение обратного давления здесь, опять же, представляется оптимальным вариантом. При этом нужно стараться создать такие условия работы трубопроводной арматуры, чтобы перепады давления были минимальны.

Здесь нелишне напомнить читателю о том, что уменьшение давления ведёт к тому, что увеличивается скорость потока и возрастает температура среды (законы сохранения энергии никто не отменял). И понижение давления, допустим, на 100 бар даёт нам прибавку температуры на 7°C. Таким образом, хотим мы того или нет, но нагревание так или иначе будет сопровождаться кавитацией; другое дело, что в нашей власти сделать перепады давления более плавными — желательно в 3 этапа. В этом случае образование пузырьков пара и/или газа будет сведено к минимуму. Особенно это важно делать, если в качестве рабочей среды в трубопроводной системе выступают жидкости с высокими значениями удельной плотности (к которым относится в том числе и вода).

Таким образом, мы выяснили, что наиболее эффективными способами борьбы с кавитацией являются лишь те, которые позволяют снизить или сделать более плавными перепады давления в трубопроводной системе. Подъём обратного давления представляется самым разумным решением там, где нет возможности использовать клапан другого типа (с автоматической регулировкой давления), а что касается основных элементов трубопроводной системы — собственно труб, то лучше использовать трубы из соответствующих материалов — например, стальных или чугунных.