まず、キャビテーションとは何でしょうか?
キャビテーション（空洞化）とは、大きな圧力と高いキャビテーション周波数の影響下で金属表面が空洞化し、金属表面の気泡内の微量の酸素やその他の活性ガスが電気化学的に腐食し、羽根車の表面が海面や魚の鱗の損傷のように見える現象を指します。
第二に、遠心ポンプのキャビテーションによる害
遠心ポンプのキャビテーションは、遠心ポンプの一般的な故障の 1 つです。ポンプのキャビテーションが発生すると、流量と揚程性能が低下するだけでなく、騒音と振動が著しく大きくなり、ポンプ内の液体の流れが中断されて正常に動作しなくなることもあります。キャビテーションはポンプの流体部品を損傷し、パイプライン システムにも影響を及ぼします。
キャビテーションが発生する原因は、遠心ポンプ製品の品質問題、オペレーターの不適切な使用など、多岐にわたります。製品は工場を出荷する前に複数の品質テスト手順を経るため、人的要因の割合が大きくなります。作業状態では、遠心ポンプの作業環境と操作要因の影響が、遠心ポンプのキャビテーションの割合の大部分を占めます。
第三に、キャビテーションの発生過程と原因は何でしょうか?
1. キャビテーションのプロセス。
遠心ポンプが作動しているとき、ポンプ内の液体がインレットからインペラのインレットまで下がるにつれて、遠心ポンプによって送り出される液体の圧力が低下します。 ブレードの入口付近の液体の圧力が最低点に達すると、インペラは液体に対して仕事を開始し、液体の圧力が上昇し始めます。 インペラブレードの入口付近の最小圧力が液体輸送温度の飽和蒸気圧よりも低い場合、液体は気化します。 同時に、液体に溶解していたガスも逃げて泡を形成します。 泡が液体とともにダクト内のより高い圧力まで流れると、外部の液体圧力が泡内の気化圧力よりも高くなり、その後、泡が再凝縮して崩壊して穴を形成し、周囲の液体が非常に高速で穴に押し寄せ、液体同士が衝突し、局所的な圧力が急激に上昇します。 このようにして、遠心ポンプによって輸送される液体の正常な流れが妨げられるだけではありません。そして、これらの気泡がインペラ壁の近くで破裂すると、液体は遠心ポンプの内面に継続的に衝突します。 長期的な衝撃は、遠心ポンプの内壁の構造的損傷や剥離を引き起こします。 気泡に酸素などの化学ガスがドープされている場合、これらのガスは気泡が凝縮するときに放出される熱を利用し（局所温度は200〜300℃に達することがあります）、熱電対を形成し、電気分解を起こし、電気化学的腐食を形成し、金属の侵食による破壊速度を加速します。 このような液体の気化、凝縮、衝撃、高圧、高温、高周波の衝撃荷重の形成により、金属材料の機械的剥離と電気化学的腐食による損傷の総合的な現象が遠心ポンプのキャビテーション現象と呼ばれます。 キャビテーションが発生すると、機械的侵食と化学的腐食の複合作用により材料が損傷し、騒音と振動が発生します。キャビテーションが深刻に進行すると、多数の気泡の存在により流路の断面が塞がれ、インペラから流体が得るエネルギーが減少し、ポンプ内の液体が遮断され、正常に動作できなくなります。
2. キャビテーションの原因は何ですか?
一言で言えば、キャビテーションはポンプホイールの入口が後にあるときに発生します。つまり、一般的に言えば、ポンプ内の最低圧力が搬送媒体の飽和蒸気圧よりも低い場合に発生します。
技術用語では、キャビテーションはポンプの NPSHr がユニットの NPSHa より大きい場合に発生します。
実際の操作に特有のものは次のとおりです。
ポンプ入口の液体ガス圧力が急激に低下し、飽和温度の圧力に達するかそれ以下になり、液体が気化します。
ポンプ入口が空気中に放出されるか、ポンプ入口の流量が低下します。
不適切な調整操作により、出口流量が急激に減少しました。
ポンプの設置高さが不十分
流量が低い場合、再循環ドアは間に合うように開きません。
脱気装置、凝縮器、タンクのレベルが低すぎます。
4番目は、キャビテーション治療対策です。
予防策:
（１）ポンプ入口径とインペラ入口径を適切に大きくし、ポンプ入口の液体流量を減らし、NPSHrを減らします。または、直接ダブルサクションインペラを使用します。ダブルサクションインペラは2つのシングルサクションインペラの入口面積に相当するため、同じ流量条件下で入口流量を2倍に減らすことができます。
（２）ブレードヘッドの背面を薄くして入口の混雑を改善し、NPSHrを低減する。または、液体がインペラに入る前に圧力エネルギーを増加させるために誘導ホイールを設置する。
（３）ポンプを選択する際、装置のキャビテーション許容値が低い場合や媒体が蒸発しやすい場合には、ポンプはできるだけ低速で使用すること。
（4）配管システムを設計する際は、ポンプの吸込高さをできるだけ低くし、条件が許せば逆灌漑を採用する。配管する際は、吸込管の長さを適切に短くし、吸込管の直径を大きくし、吸込路の不要なバルブやエルボの数を最小限に抑えて、吸込管の配管損失を減らす。
（５）ポンプはキャビテーションに近い状態で作動するため、ポンプインペラの製造に高密度の耐キャビテーション材料（銅合金、ステンレス鋼など）を使用すると、インペラの寿命を延ばすことができます。例えば、圧延鋼板で溶接されたインペラは、鋳造インペラよりもキャビテーション耐性が強くなります。インペラは、エポキシ樹脂、ナイロン、ポリアミンなどを使用した非金属コーティングでコーティングすることもできます。
（６）気化しやすい媒体の場合は、輸送液の温度上昇を避けるため、配管の保温・冷却に十分配慮してください。
（７）ポンプ内でキャビテーションが発生し、そのプロセス条件を変更できない場合は、ポンプ入口にノズルを設置し、ポンプ出口圧力を利用して高圧液体フィードバックを行い、ポンプ入口圧力を高め、キャビテーションの可能性を低減することができる。
（８）ポンプ運転中は、ポンプ出口バルブを使用して流量を適切な範囲に制御する必要があります。キャビテーションは、ポンプが高流量で運転しているときに最も発生する可能性があります。運転中に吸入ラインバルブで流量を調節することはできません。
（９）凝縮ポンプと給水ポンプの流量が少ない場合は、循環ドアが開いているか確認してください。
（10）脱気装置、凝縮器、水槽の水位を高く保ち、低水位に設定するとポンプ保護が自動的に停止します。