Плунжерные насосы
с улучшенными кавитационными характеристиками

Плунжерные насосы широко применяются в различных отраслях промышленности, где требуется создание высокого давления. Большинство насосов предназначены для работы на воде или ее растворах. В воде, при определенных условиях, могут проявляться кавитационные явления.

Кавита́ция (от лат. cavitas (cavitatis)) — углубление, полость — физический процесс образования разрывов сплошности, то есть пузырьков (пустот, каверн) в жидкостях. Кавитация возникает в результате местного понижения давления при движении жидкости с большими местными скоростями (гидродинамическая кавитация), то есть при достижении потоком граничной скорости, при которой давление в потоке становится равным давлению парообразования (насыщенных паров).

Гидравлические удары в момент замыкания (схлопывания) пустот (каверн) вызывают эрозионное разрушение материала гребных винтов, деталей насосов и т. п., а также специфическую коррозию металлов, из которых сделаны эти детали.

Кавитационные процессы в плунжерных насосах приводят к серьезным неисправностям насоса, вплоть до его полного разрушения. Как правило, кавитационные проявления связаны с превышением значений критических скоростей рабочей жидкости во впускном тракте насоса, который состоит из впускного коллектора и элементов клапанной группы. Скорость жидкости зависит от давления и сечения протока жидкости. Давление рабочей жидкости на вводе плунжерного насоса зависит от типа источника водоснабжения и параметров подающего трубопровода.

Подающий трубопровод обычно не входит в состав насосного агрегата, но имеет важное значение при работе насосного оборудования на основе плунжерных насосов. Подающий трубопровод должен рассчитываться с учетом потерь давления на трение, средней скорости жидкости в трубопроводе и инерционного напора (предотвращение инерционного разрыва жидкости). При неверном расчете подающего трубопровода кавитационные явления в плунжерном насосе неизбежны со всеми вытекающими последствиями.

Для предотвращения кавитации непосредственно в приемном тракте плунжерного насоса, очевидным является решение увеличения полезного сечения впускного коллектора и клапанной группы, однако, такие решения приводят к увеличению габаритов, увеличению движущихся масс (особенно для клапанов) и другим конструктивным проблемам. Поэтому большинство разработчиков плунжерных насосов задаются начальными условиями для предотвращения кавитационных явлений, например, давление рабочей жидкости на входном патрубке насоса при работающем насосе в номинальном режиме должно быть не менее 2-3 бар (рабочая жидкость – вода). Такое требование однозначно устраняет возможность проявления кавитации, так как давление в потоке жидкости заведомо больше давления парообразования (насыщенных паров). Для воды это справедливо при температуре до +50 С. Если по условиям эксплуатации нет возможности обеспечить требуемые расходно-напорные параметры на вводе в плунжерный насос, для устранения кавитации необходимо снижать рабочие обороты вала насоса, что с одной стороны снизит скорость жидкости и устранит кавитацию, но с другой стороны приведет пропорционально к снижению подачи насоса, что нежелательно или недопустимо.

Плунжерные насосы предприятия ООО «Байкал» изготавливаются под требования потребителя в нескольких вариантах исполнения гидравлической части. Стандартное исполнение насоса предусматривает применение гидравлической части с давлением на вводе в насос от 2 бар при номинальных режимах работы. Доработанная гидравлическая часть позволяет обеспечить работу насосов без кавитации в номинальных режимах при давлении от 0,5 бар. Доработка гидравлической части представляет собой комплекс технических решений, направленных на снижение предельных скоростей рабочей жидкости, а именно: применение спаренных клапанных групп, изменение (увеличение) сечения приемных каналов гидроблока, применение нового типа приемного коллектора.