33-99 No. Δρόμος Μουφού, Περιφέρεια Γκουλού, Νάντζινγκ, Κίνα [email protected] | [email protected]

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΗΣΤΕ ΜΑΖΙ ΜΑΣ

Βιβλιοθήκη

Αρχική σελίδα /  Βιβλιοθήκη

Κεφάλαιο 5: Έλεγχος στην πλευρά εισόδου της αντλίας

Jun.08.2026

Θέση Τοποθέτησης Αντλίας

Στα βιομηχανικά υδραυλικά συστήματα, η αντλία τοποθετείται συνήθως επάνω στη δεξαμενή που περιέχει το υδραυλικό υγρό του συστήματος. Η γραμμή αναρρόφησης (επίσης γνωστή ως γραμμή εισόδου) συνδέει την είσοδο της αντλίας με το λάδι στη δεξαμενή.

Η ροή του υγρού από τη δεξαμενή προς την αντλία μπορεί να θεωρηθεί ως ξεχωριστό υδραυλικό σύστημα. Σε αυτό το υποσύστημα, η υποατμοσφαιρική πίεση που δημιουργείται από την αντλία αποτελεί την αντίσταση στη ροή, ενώ η ενέργεια που κινεί το υγρό προέρχεται από την ατμοσφαιρική πίεση. Η ατμόσφαιρα, που ενεργεί στην επιφάνεια του λαδιού στη δεξαμενή, λειτουργεί όπως ένας αποθηκευτικός συσσωρευτής (accumulator).

Σχήμα 5-1: Τυπική τοποθέτηση αντλίας — αντλία επάνω, γραμμή αναρρόφησης κάτω από το επίπεδο του λαδιού. Η ατμοσφαιρική πίεση που ενεργεί στην επιφάνεια του λαδιού είναι αυτή που ωθεί το λάδι προς τα πάνω στην αντλία.

Μέτρηση Ατμοσφαιρικής Πίεσης

Συνήθως θεωρούμε ότι ο αέρας δεν έχει βάρος, αλλά η ατμόσφαιρα αέρα που περιβάλλει τη Γη έχει πράγματι πίεση. Ο Τοριτσέλι, ο εφευρέτης του βαρόμετρου, απέδειξε ότι η ατμοσφαιρική πίεση μπορεί να μετρηθεί με τη χρήση στήλης υδραργύρου. Αναποδογυρίζοντας έναν σωλήνα γεμάτο υδράργυρο μέσα σε δεξαμενή υδραργύρου, διαπίστωσε ότι στο επίπεδο της θάλασσας η στήλη υδραργύρου που μπορεί να υποστηριχθεί από την ατμοσφαιρική πίεση έχει ύψος 29,92 ίντσες (760 mm). Συνεπώς, σε τυπικές συνθήκες, η ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας ισούται (ή είναι ισοδύναμη) με μία στήλη υδραργύρου ύψους 29,92 ιντσών (760 mm). Φυσικά, οποιαδήποτε τοποθεσία που βρίσκεται σε υψόμετρο πάνω από το επίπεδο της θάλασσας θα έχει χαμηλότερη ατμοσφαιρική πίεση.

Η υδραυλική πίεση εκφράζεται συνήθως σε psi ή bar, ενώ η ατμοσφαιρική πίεση μετράται συνήθως σε in.Hg (ίντσες υδραργύρου) ή mmHg. Σε θερμοκρασία 68°F (20°C) και σχετική υγρασία 36%, η ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας ισούται με 29,92 in.Hg ή 760 mmHg, που αντιστοιχεί σε 14,7 psia ή 1,01 bar. Σημαντικό είναι ότι το bar δεν χρησιμοποιείται για τον ορισμό της ατμοσφαιρικής πίεσης· αντίθετα, η τυπική ατμοσφαιρική πίεση είναι 101.000 N/m².

Κατά τη μετατροπή μεταξύ in.Hg και psi, να ληφθεί υπόψη ότι 1 psia = 2,04 in.Hg και 1 bar ≈ 752 mmHg. Επομένως, προσεγγιστικά: 1 psia ≈ 2 in.Hg ή 1 bar ≈ 750 mmHg.

Απόλυτη Πίεση και Πίεση Μανομέτρου

Τόσο η απόλυτη πίεση όσο και η πίεση μανομέτρου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση της πίεσης σε ένα υδραυλικό σύστημα.

Απόλυτη πίεση

Η απόλυτη πίεση μετράται από το σημείο μηδενικής πίεσης — δηλαδή από το σημείο πλήρους απουσίας πίεσης. Η μονάδα μπορεί να είναι psi (bar) ή in.Hg (mmHg). Η απόλυτη πίεση υποδεικνύεται με την προσθήκη του ενδείκτη «a»: psia (απόλυτη psi), bara.

Υπολογισμένη Πίεση

Η μανομετρική πίεση μετράται σε σχέση με το αναφορικό σημείο της ατμοσφαιρικής πίεσης. Η μονάδα μέτρησης είναι psi (bar). Η απόλυτη πίεση ισούται με τη μανομετρική πίεση συν την τυπική ατμοσφαιρική πίεση. Παράδειγμα: εάν ένα σύστημα δείχνει 100 psig (6,9 bar μανομετρικά) και η τυπική ατμοσφαιρική πίεση είναι 14,7 psia (1 bar), τότε η απόλυτη πίεση είναι 114,7 psia (7,9 bar απόλυτα). Για να διακρίνουμε τις δύο, η μανομετρική πίεση γράφεται ως psig, ενώ η απόλυτη ως psia.

Συνθήκες στην πλευρά εισόδου της αντλίας

Όταν η αντλία δεν λειτουργεί, η πλευρά εισόδου του συστήματος βρίσκεται σε ισορροπία — η διαφορά πίεσης μεταξύ της αντλίας και της ατμόσφαιρας είναι μηδέν, πράγμα που σημαίνει ότι δεν υπάρχει ροή. Για να παρέχει λάδι στην περιστρεφόμενη διάταξή της, η λειτουργούσα αντλία δημιουργεί πίεση κάτω από την ατμοσφαιρική — το σύστημα χάνει την ισορροπία του — και αρχίζει η ροή.

Δύο ρόλοι της ατμοσφαιρικής πίεσης

Η πίεση που η ατμοσφαιρική πίεση ασκεί στο υγρό εξυπηρετεί δύο σκοπούς:

  1. Παροχή υγρού στην είσοδο της αντλίας.
  2. Επιταχύνετε το υγρό προς τη γρήγορα περιστρεφόμενη συναρμολόγηση — οι τυπικές ταχύτητες είναι 1.200 rpm και 1.800 rpm.

Η μεγαλύτερη μέρα της ατμοσφαιρικής πίεσης χρησιμοποιείται για να επιταχύνει το υγρό προς την αντλία, αλλά το πρώτο καθήκον πρέπει να εκτελεστεί πρώτο: η παροχή υγρού στην είσοδο της αντλίας. Εάν καταναλωθεί υπερβολική ατμοσφαιρική πίεση σε αυτό το στάδιο, δεν θα απομείνει επαρκής πίεση για να επιταχυνθεί το υγρό προς την περιστρεφόμενη συναρμολόγηση. Αυτό προκαλεί την «πείνα» της αντλίας και συμβαίνει αυτό που ονομάζεται «αεροθλίψη».

Καβιτάσιο

Η αεροθλίψη είναι η δημιουργία και η κατάρρευση ατμοσφαιρικών κοιλοτήτων σε ένα υγρό. Βλάπτει την αντλία με δύο τρόπους:

  1. Διαταράσσει τη λίπανση.
  2. Προκαλεί ζημιά στις μεταλλικές επιφάνειες.

Στην πλευρά εισόδου της αντλίας, σχηματίζονται φυσαλίδες ατμού σε όλο το υγρό. Αυτό μειώνει την αποτελεσματικότητα της λίπανσης και επιταχύνει τη φθορά. Όταν αυτές οι φυσαλίδες φτάνουν στη ζώνη υψηλής πίεσης στην έξοδο της αντλίας, οι τοιχώσεις των φυσαλίδων συμπιέζονται και καταρρέουν βίαια, απελευθερώνοντας τεράστια ενέργεια που «ξεφλουδίζει» τις μεταλλικές επιφάνειες — όπως ακριβώς ένας γλύπτης χρησιμοποιεί σφυρί και χαράκι στον πέτρινο. Εάν η φθορά λόγω καβίτησης επιτραπεί να συνεχιστεί, ο χρόνος ζωής της αντλίας μειώνεται και τα υπολείμματα καβίτησης μπορούν να μεταφερθούν σε άλλα μέρη του συστήματος και να προκαλέσουν ζημιά σε άλλα εξαρτήματα.

Σχήμα 5-5: Ζημιά λόγω καβίτησης στον κυλινδρικό θάλαμο του κιβωτίου της αντλίας. Το μικροσκοπικό μοτίβο τρημάτων οφείλεται στην επαναλαμβανόμενη έκρηξη των φυσαλίδων ατμού στη μεταλλική επιφάνεια.

Συμπτώματα καβίτησης

Το πιο εμφανές σημάδι της καβίτωσης είναι ο θόρυβος — όταν οι κοιλότητες καταρρέουν, παράγουν ταλάντωση υψηλού πλάτους που διαδίδεται σε ολόκληρο το σύστημα, ενώ η υδραυλική αντλία παράγει έναν οξύ, διεισδυτικό ήχο. Όταν συμβαίνει καβίτωση, επειδή οι θάλαμοι της αντλίας δεν είναι πλήρως γεμάτοι με υγρό, η παροχή μειώνεται και η πίεση του συστήματος γίνεται ασταθής.

Πώς σχηματίζεται η καβίτωση

Η καβίτωση σχηματίζεται σε ένα υγρό επειδή το υγρό βράζει — ωστόσο, αυτό το βρασμό δεν προκαλείται από θερμότητα. Προκαλείται από το υγρό που φτάνει σε επαρκώς χαμηλή απόλυτη πίεση.

Ατμοπίεση ενός υγρού

Όλα τα μόρια ενός υγρού βρίσκονται σε συνεχή κίνηση, αλλά όχι όλα με την ίδια ταχύτητα. Τα μόρια που κινούνται ταχύτερα κοντά στην επιφάνεια προσπαθούν να διαφύγουν στον χώρο πάνω από το υγρό, παρά την έλξη των γειτονικών μορίων. Η δύναμη που πρέπει να υπερνικήσουν τα ταχύτερα μόρια για να διαφύγουν στην ατμόσφαιρα είναι η ατμοπίεση του υγρού.

Εάν ο δοχείο υγρού είναι σφραγισμένο, μόρια που κινούνται με μεγάλη ταχύτητα εισέρχονται στον χώρο πάνω από το υγρό. Όταν αυτός ο χώρος φτάσει σε κατάσταση κορεσμού ατμών, τα μόρια συγκρούονται και επιστρέφουν στο υγρό. Η διαδικασία με την οποία τα μόρια εγκαταλείπουν το υγρό ονομάζεται εξάτμιση· η διαδικασία με την οποία επιστρέφουν ονομάζεται υγροποίηση. Όταν οι ρυθμοί εξάτμισης και υγροποίησης είναι ίσοι, επιτυγχάνεται ισορροπία και η πίεση που δημιουργείται από τους ατμούς είναι η ατμοπίεση αυτού του υγρού. Η ατμοπίεση εκφράζεται συνήθως σε μονάδες απόλυτης πίεσης, in.Hg.

Επίδραση της θερμοκρασίας στην ατμοπίεση

Η ατμοπίεση επηρεάζεται από τη θερμοκρασία. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, τα μόρια του υγρού αποκτούν περισσότερη ενέργεια και κινούνται ταχύτερα. Η ατμοπίεση αυξάνεται. Όταν η ατμοπίεση γίνει ίση με την ατμοσφαιρική πίεση, τα μόρια του υγρού μπορούν να εισέλθουν ελεύθερα στην ατμόσφαιρα — αυτή η κατάσταση ονομάζεται βρασμός. Το νερό στο επίπεδο της θάλασσας βράζει στους 212°F (100°C), επειδή σε αυτήν τη θερμοκρασία η ατμοπίεση του νερού είναι ίση με την ατμοσφαιρική πίεση.

Επίδραση της πίεσης στο σημείο βρασμού

Ένα υγρό μπορεί επίσης να βράσει με τη μείωση της πίεσης που ασκείται σε αυτό. Όταν η μειωμένη πίεση εξισωθεί με την ατμοπίεση του υγρού, τα μόρια του υγρού μπορούν να εισέλθουν ελεύθερα στον χώρο πάνω από το υγρό. Το νερό σε θερμοκρασία 100°F (37,2°C) έχει ατμοπίεση 2 in.Hg (0,068 bar). Εάν ένα δοχείο με νερό σε θερμοκρασία 100°F συνδεθεί με αντλία κενού και η εσωτερική απόλυτη πίεση μειωθεί σε 2 in.Hg (0,068 bar), το νερό βράζει. Οι αντλίες που μεταφέρουν υγρά συνήθως υφίστανται αυτόν τον τύπο βρασμού.

Διαλυμένος αέρας στο υγρό

Το υδραυλικό λάδι στο επίπεδο της θάλασσας περιέχει περίπου 10% διαλυμένο αέρα. Αυτός ο αέρας υπάρχει διαλυμένος στο υγρό — είναι αόρατος και δεν αυξάνει σημαντικά τον όγκο του υγρού. Η ικανότητα του υδραυλικού λαδιού ή οποιουδήποτε υγρού να διαλύει αέρα μειώνεται καθώς μειώνεται η πίεση που ασκείται στο υγρό. Για παράδειγμα, αν ένα ποτήρι υδραυλικού λαδιού υπό ατμοσφαιρική πίεση τοποθετηθεί σε κενό, ο διαλυμένος αέρας μετατρέπεται σε φυσαλίδες και εκτονώνεται από το διάλυμα. Κατά την καβίτηση, ο διαλυμένος αέρας εκτονώνεται από το λάδι και προκαλεί ζημιά στην υδραυλική αντλία.

Εγκλωβισμένος αέρας

Ο εγκλωβισμένος αέρας είναι αέρας που βρίσκεται στο υγρό σε μη διαλυμένη κατάσταση — ως φυσαλίδες. Εάν μια αντλία αναρροφήσει ενδεχομένως λάδι που περιέχει εγκλωβισμένο αέρα, οι φυσαλίδες αέρα έχουν επιδράσεις παρόμοιες με εκείνες της καβίτησης στην αντλία. Ωστόσο, επειδή δεν σχετίζεται με την ατμοπίεση του υγρού, το ονομάζουμε ψευδοκαβίτηση.

Εάν υπάρχουν διαρροές στη γραμμή αναρρόφησης ή αποτύχει το σφράγισμα του άξονα της αντλίας, τότε σχεδόν πάντα υπάρχει εγκλωβισμένος αέρας στο σύστημα. Δεδομένου ότι η πίεση στην πλευρά εισόδου της αντλίας είναι συχνά κατώτερη της ατμοσφαιρικής, οποιαδήποτε διαρροή εκεί θα προκαλέσει την εισροή αέρα στο λάδι και στην αντλία. Οποιεσδήποτε φυσαλίδες εγκλωβισμένου αέρα που δεν μπορούν να απελευθερωθούν στο δοχείο αποθήκευσης θα εισέλθουν επίσης στην αντλία.

Τεχνικές Απαιτήσεις Πλευράς Εισόδου

Η καβίτηση προκαλεί σοβαρή ζημιά τόσο στην αντλία όσο και στο σύστημα. Για τον λόγο αυτό, οι κατασκευαστές αντλιών καθορίζουν όρια για την πλευρά εισόδου των προϊόντων τους. Οι κατασκευαστές βιομηχανικών υδραυλικών αντλιών θετικής μετατόπισης καθορίζουν γενικά ότι η πίεση στην είσοδο της αντλίας πρέπει να είναι κατώτερη της ατμοσφαιρικής πίεσης, ώστε το υγρό να μπορεί να εισαχθεί στην περιστρεφόμενη διάταξη της αντλίας. Ωστόσο, αυτή η προδιαγραφή πίεσης συνήθως δεν δίνεται σε απόλυτες μονάδες πίεσης — δίνεται ως κενό.

Κλίμακα πίεσης κενού (κενό)

Ένα κενό είναι οποιαδήποτε πίεση χαμηλότερη της ατμοσφαιρικής. Η έννοια του κενού είναι δυσνόητη, επειδή το σημείο εκκίνησής της συμπίπτει με αυτό της πίεσης σε σχέση με την ατμόσφαιρα (ατμοσφαιρική πίεση), αλλά οι τιμές μετρώνται προς τα κάτω σε μονάδες in.Hg (mmHg).

0 in (0 mm) κενό = ατμοσφαιρική πίεση ή μηδενική πίεση σε σχέση με την ατμόσφαιρα. 29,92 in.Hg (760 mmHg) κενό = πλήρες κενό ή μηδενική απόλυτη πίεση.

Προσδιορισμός του κενού

Όπως φαίνεται στο διάγραμμα, μια λεκάνη με υδράργυρο συνδέεται μέσω ενός γυάλινου σωλήνα με ένα δοχείο που βρίσκεται σε ατμοσφαιρική πίεση: εφόσον η πίεση μέσα στο δοχείο ισούται με την ατμοσφαιρική πίεση που ασκείται στη λεκάνη, ο υδράργυρος δεν ανεβαίνει στο γυάλινο σωλήνα. Το μηδενικό ύψος της στήλης υδραργύρου υποδεικνύει ότι το δοχείο δεν βρίσκεται σε κενό.

Εάν ο δοχείος εκκενωθεί μέχρι η εσωτερική πίεση να μειωθεί κατά 10 in.Hg (254 mmHg), η ατμοσφαιρική πίεση που ασκείται στην επιφάνεια της δεξαμενής μπορεί τότε να υποστηρίξει 10 in. (254 mm) υδραργύρου — η μετρούμενη κενότητα είναι 10 in.Hg (254 mmHg). Εάν το δοχείο εκκενωθεί σε πλήρη κενότητα (μηδενική απόλυτη πίεση), η ατμοσφαιρική πίεση μπορεί να υποστηρίξει 29,92 in. (760 mm) υδραργύρου — η μετρούμενη κενότητα είναι 29,92 in.Hg (760 mm).

0 in. (0 mm) κενότητα υδραργύρου = ατμοσφαιρική πίεση = μηδενική πίεση ως προς την ατμόσφαιρα. 29,92 in.Hg (760 mm) κενότητα = πλήρης κενότητα = μηδενική απόλυτη πίεση.

Σχήμα 5-9: Μέτρηση κενότητας με μανόμετρο υδραργύρου. Οι τρεις καταστάσεις από πάνω προς τα κάτω: ατμοσφαιρική (μηδενική κενότητα), μερική κενότητα (10 in.Hg) και πλήρης κενότητα (29,92 in.Hg = 0 psia).

Μετρητής κενού

Ένας μετρητής κενού καλιμπράρεται από 0 έως 30 in.Hg (0–760 mmHg), με κάθε διαίρεση να αντιστοιχεί σε 1 in.Hg. Στο επίπεδο της θάλασσας, για να μετατρέψετε την ένδειξη ενός μετρητή κενού σε απόλυτη πίεση, αφαιρέστε απλώς την ένδειξη κενού (σε in.Hg) από τα 30 in.Hg (760 mmHg). Για παράδειγμα, μια ένδειξη κενού 7 in.Hg (177 mmHg) αντιστοιχεί σε απόλυτη πίεση 23 in.Hg (583 mmHg).

Χρήση κενού για τη διατύπωση των τεχνικών απαιτήσεων στην είσοδο της αντλίας

Οι κατασκευαστές αντλιών χρησιμοποιούν μονάδες κενού για τις απαιτήσεις εισόδου, επειδή αυτές σχετίζονται με το επίπεδο της θάλασσας· όταν η αντλία χρησιμοποιείται σε υψόμετρα πάνω από το επίπεδο της θάλασσας, πρέπει να ληφθεί υπόψη η χαμηλότερη ατμοσφαιρική πίεση σε εκείνο το υψόμετρο.

Παράδειγμα: Εάν ο κατασκευαστής καθορίζει ότι η μέγιστη εισερχόμενη αρνητική πίεση δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 7 in.Hg (177 mmHg), αυτό σημαίνει ότι ο κατασκευαστής απαιτεί τουλάχιστον 23 in.Hg (583 mmHg) απόλυτης πίεσης (ή ατμοσφαιρικής πίεσης) στην είσοδο της αντλίας για να επιταχύνει τη ροή του υγρού προς την περιστρεφόμενη διάταξη. Εάν η απόλυτη πίεση στην είσοδο της αντλίας πέσει κάτω από τα 23 in.Hg (583 mmHg), η αντλία ενδέχεται να υποστεί ζημιά, αν και αυτό εξαρτάται από τον συντελεστή ασφαλείας που ο κατασκευαστής έχει προβλέψει για την κατάσταση αρνητικής πίεσης. Όλες οι δημοσιευμένες προδιαγραφές εισόδου αντλίας υποθέτουν την ονομαστική ταχύτητα λειτουργίας και πετρελαϊκό λάδι. Εάν η αντλία λειτουργεί σε διαφορετική ταχύτητα ή χρησιμοποιεί διαφορετικό υγρό, οι προδιαγραφές πρέπει να προσαρμοστούν.

Επίδραση διαφορετικών υγρών στη μέγιστη επιτρεπόμενη αρνητική πίεση

Η μέγιστη επιτρεπόμενη αρνητική πίεση της αντλίας εξαρτάται από το υγρό που αντλείται. Οι τεχνικές απαιτήσεις στην πλευρά εισόδου υπολογίζονται με βάση το ειδικό βάρος και την τάση ατμών του πετρελαίου. Εάν χρησιμοποιούνται υγρά υδραυλικά μέσα ανθεκτικά στη φωτιά, οι μεταβολές στο ειδικό βάρος και στην τάση ατμών θα επηρεάσουν τη μέγιστη επιτρεπόμενη αρνητική πίεση στην είσοδο.

Επίδραση του ειδικού βάρους στη μέγιστη επιτρεπόμενη αρνητική πίεση

Το ειδικό βάρος είναι ο λόγος του βάρους ενός υγρού προς το βάρος ενός άλλου υγρού. Πιο ακριβώς, είναι ο λόγος του βάρους ενός σταθερού όγκου υγρού προς το βάρος του ίδιου όγκου νερού. Στους 60°F (15,6°C), 1 ft³ νερού ζυγίζει 62,4 lbs (28,3 kg). Αν διαιρέσουμε το βάρος του λαδιού με το βάρος του νερού, διαπιστώνουμε ότι το λάδι ζυγίζει το 90% του βάρους του νερού, δηλαδή ο λόγος βαρών είναι 1 (νερό) προς 0,90 (πετρελαϊκό λάδι) — το ειδικό βάρος (SG) του πετρελαϊκού λαδιού είναι συνεπώς 0,90.

Οι απαιτήσεις για την είσοδο της αντλίας υπολογίζονται για πετρελαϊκό λάδι με ειδικό βάρος 0,87–0,90. Για τα ανθεκτικά στη φλόγα υγρά φωσφορικών εστέρων, το ειδικό βάρος αυξάνεται κατά 30%, φθάνοντας περίπου στο 1,15. Το ειδικό βάρος των υδραυλικών υγρών βασισμένων σε νερό κυμαίνεται από 0,93 (εμουλσιονοποιημένο HFB) έως 1,08 (νερό-γλυκόλη). Για να επιταχυνθούν αυτά τα βαρύτερα υγρά στην είσοδο της αντλίας, απαιτείται υψηλότερη πίεση στην είσοδο της αντλίας. Ως εκ τούτου, η μέγιστη επιτρεπόμενη υποπίεση πρέπει να μειωθεί ελαφρώς.

Επίδραση της τάσης ατμών στη μέγιστη επιτρεπόμενη υποπίεση

Τα πετρελαϊκά λάδια και τα ανθεκτικά στη φλόγα υγρά φωσφορικών εστέρων έχουν πολύ χαμηλή τάση ατμών στις κανονικές θερμοκρασίες λειτουργίας των υδραυλικών συστημάτων, ενώ τα υδραυλικά υγρά βασισμένα σε νερό διαφέρουν. Τα υδραυλικά υγρά βασισμένα σε νερό περιέχουν υψηλή αναλογία νερού. Η τάση ατμών τόσο της εμουλσιονοποιημένης HFB όσο και της νερού-γλυκόλης μπορεί να φτάσει σε αρκετες ίντσες υδραργύρου, ενώ η τάση ατμών των πετρελαϊκών και συνθετικών υγρών ανέρχεται μόνο σε κλάσμα ίντσας υδραργύρου. Ως εκ τούτου, τα υδραυλικά υγρά βασισμένα σε νερό είναι πιο ευαίσθητα στην εξάτμιση και την καβίτωση.

Για να αποτραπεί η καβίτηση υγρών βασιζόμενων στο νερό, οι κατασκευαστές αντλιών απαιτούν επαρκή πίεση στην είσοδο της αντλίας για να επιταχύνουν το εργαζόμενο υγρό στο εσωτερικό της αντλίας. Αυτή η απαίτηση μπορεί να ικανοποιηθεί με τη μείωση του μέγιστου επιτρεπόμενου κενού.

Σχήμα 5-13: Σύγκριση της τάσης ατμών. Τα υγρά βασιζόμενα στο νερό έχουν πολύ υψηλότερη τάση ατμών από το ορυκτέλαιο στην ίδια θερμοκρασία, γεγονός που τα καθιστά πιο ευάλωτα σε καβίτηση εάν η εισαγόμενη κενότητα είναι υπερβολικά υψηλή.

Διάγνωση εργασίας της αντλίας με καβίτηση

Το προσωπικό συντήρησης είναι πιθανότερο να ανιχνεύσει σε πρώιμο στάδιο την εμφάνιση καβίτησης σε μια αντλία ή την εισροή αέρα, καθώς η εξοικείωσή του με τη μηχανή του επιτρέπει να παρατηρήσει τα πρώτα σημάδια μιας βλάβης.

Το πιο εμφανές σημάδι καβίτησης ή εισρόφησης αέρα από μια υδραυλική αντλία είναι ένας οξύς ήχος, αλλά υπάρχουν εντελώς διαφορετικά χαρακτηριστικά: μια αντλία που υφίσταται καβίτηση παράγει έναν σταθερό οξύ ήχο — αυτός ο ήχος μπορεί να οφείλεται στην κατάρρευση φυσαλίδων παρόμοιου μεγέθους. Όταν η αντλία εισροφά αέρα, ο ήχος της μεταβάλλεται σημαντικά: όταν εισέρχεται μικρή ποσότητα αέρα, ο θόρυβος μοιάζει με κλικ ή με τον ήχο αστοχίας τριβέα· εάν εισέρχεται μεγάλη ποσότητα αέρα, παράγεται ένας περίεργος χτυπητός ή τρίζων ήχος.

Ένας πιο αξιόπιστος τρόπος διάκρισης της καβίτησης από την εισρόφηση αέρα είναι η χρήση μανομέτρου κενού για τον προσδιορισμό της απόλυτης πίεσης στην είσοδο της αντλίας. Αφαιρέστε την ένδειξη κενού από την ατμοσφαιρική πίεση· εάν η τιμή της απόλυτης πίεσης είναι ανεπαρκής, ενδέχεται να προκαλείται καβίτηση.

Για νέα υδραυλικά συστήματα: εάν η αντλία παρουσιάζει φαινόμενο καβίτασης, αυτό μπορεί να οφείλεται σε κακή σχεδίαση της γραμμής αναρρόφησης ή σε υπερβολικά υψηλή ιξώδες του λαδιού. Η χρήση λαδιού με το κατάλληλο ιξώδες ή η αύξηση της διαμέτρου της γραμμής αναρρόφησης για μείωση της πτώσης πίεσης στη γραμμή θα βοηθήσει στη βελτίωση της καβίτασης. Για ένα υφιστάμενο σύστημα που έχει σχεδιαστεί σωστά: εάν η αντλία παρουσιάζει καβίταση, αυτό μπορεί να οφείλεται σε φράξιμο της γραμμής αναρρόφησης από υπολείμματα, χαρτί ή μικρά ζώα — ή σε υπερβολική ρύπανση του φίλτρου εισόδου χωρίς βαλβίδα παράκαμψης, ή σε ανεπαρκή άνοιγμα της βαλβίδας παράκαμψης.

Προπλήρωση αντλίας

Για τις υδραυλικές αντλίες, ο όρος «προπλήρωση» αναφέρεται στη γέμιση του μηχανισμού αντλίας με υγρό. Μια μη προπληρωμένη αντλία περιέχει αέρα ή «αερόβουλβους». Πριν από την έναρξη της λειτουργίας αντλίας, ο αέρας αυτός πρέπει να απομακρυνθεί από τη γραμμή αναρρόφησης και την κοιλότητα της αντλίας. Εάν παραλειφθεί αυτό το βήμα, η εκκίνηση της υδραυλικής αντλίας χωρίς προπλήρωση μπορεί να προκαλέσει μόνιμη ζημιά σε λίγα λεπτά λόγω έλλειψης λίπανσης.

Μια αντλία της οποίας η έξοδος είναι συνδεδεμένη απευθείας με τη δεξαμενή μέσω βαλβίδας κατεύθυνσης μπορεί γενικά να εκκενώσει εύκολα το υπόλοιπο αέριο στη δεξαμενή κατά την εκκίνηση. Εάν η αντλία πρέπει να εκκενώσει τον εσωτερικό αέρα μέσω της βαλβίδας ασφαλείας, αυτή η λειτουργία ενδέχεται να μην είναι δυνατή — επειδή μια τυπική βιομηχανική υδραυλική αντλία είναι πολύ αναποτελεσματικός αεροσυμπιεστής.

Για να εκκενωθεί ο υπόλοιπος αέρας από μια μη προπληρωμένη αντλία, χαλαρώστε την σύνδεση σωλήνα στην έξοδο της αντλίας, περιστρέψτε αργά την αντλία μέχρις ότου το λάδι εκτοξευθεί από τη σύνδεση, γεγονός που υποδηλώνει ότι η αντλία έχει προπληρωθεί, και στη συνέχεια σφίξτε τη σύνδεση. Ο υπόλοιπος αέρας μπορεί επίσης να εκκενωθεί με την αποφόρτιση της βαλβίδας ασφαλείας.

Οι υδραυλικές αντλίες χρειάζονται συνήθως προπλήρωση μόνο κατά την εκκίνηση ενός νέου συστήματος ή όταν έχουν πραγματοποιηθεί συντηρητικές εργασίες στην πλευρά αναρρόφησης ενός υφιστάμενου συστήματος.

Βασικοί Όροι και Ορισμοί — Πλευρά Εισόδου Αντλίας

Οι παρακάτω όροι και τύποι χρησιμοποιούνται κατά την εργασία με τις συνθήκες εισόδου αντλίας:

Πληρωμένη αναρρόφηση

Η κατάσταση όπου η είσοδος της αντλίας βρίσκεται κάτω από το επίπεδο του υγρού στη δεξαμενή. Σε περίπτωση εμβαπτιζόμενης αναρρόφησης, η υδροστατική πίεση (λόγω βαρύτητας) παρέχει επιπλέον ενέργεια για να ωθήσει το υγρό στην αντλία.

Πίεση κορυφής

Η πίεση στον πυθμένα μιας στήλης υγρού. Όταν η είσοδος της αντλίας βρίσκεται κάτω από το επίπεδο του υγρού, η υδροστατική πίεση αποτελεί επιπλέον πηγή ενέργειας για την αντλία. Τύποι υπολογισμού της υδροστατικής πίεσης:

Υδροστατική πίεση (in.Hg) = Ύψος (in) × 0.036 × Ειδικό βάρος ÷ 0.491

Υδροστατική πίεση (mmHg) = Ύψος (mm) × 0.0288 × Ειδικό βάρος

Πίεση ανύψωσης

Το ισοδύναμο ύψος στήλης, εκφρασμένο σε μονάδες μήκους, κάτω από ένα δεδομένο αναφορικό σημείο. Τύπος υπολογισμού της πίεσης ανύψωσης (σε in.Hg):

Πίεση ανύψωσης (in.Hg) = Ύψος (in) × 0.036 × Ειδικό βάρος ÷ 0.491

Πίεση ανύψωσης (mmHg) = Ύψος (mm) × 0.0288 × Ειδικό βάρος

Μεταφορά

Η δράση που εκτελεί μια υδραυλική αντλία για να δημιουργήσει διαφορά πίεσης μεταξύ της ίδιας και της ατμόσφαιρας.

Πίεση Εισόδου

Η απόλυτη πίεση του υγρού στην είσοδο της αντλίας.