Penginderaan Jauh Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal Banyak digunakan dalam produksi industri dan sistem rekayasa untuk mengalirkan berbagai media cair. Namun, selama operasi, sebuah fenomena yang sangat memengaruhi kinerja dan masa pakai pompa sering terjadi—kavitasi. Kavitasi tidak hanya mengurangi efisiensi pompa sentrifugal tetapi juga menyebabkan kerusakan serius pada komponen-komponen utama seperti impeller, dan bahkan dapat menyebabkan peralatan tersebut dibongkar total. Oleh karena itu, mempelajari dan memahami penyebab kavitasi pada pompa sentrifugal sangat penting untuk desain yang rasional, pemasangan yang tepat, dan pengoperasian pompa yang aman. Di bawah, Anhui Shengshi Datang akan memberi Anda pengenalan terperinci.1. Konsep Dasar KavitasiKavitasi mengacu pada fenomena di mana, saat cairan mengalir melalui impeler pompa, tekanan lokal turun di bawah tekanan uap jenuh cairan pada suhu operasinya, menyebabkan penguapan sebagian cairan dan pembentukan banyak gelembung uap kecil. Ketika gelembung-gelembung ini terbawa oleh aliran cairan ke daerah bertekanan lebih tinggi, tekanan di sekitarnya meningkat dengan cepat, menyebabkan gelembung-gelembung tersebut pecah seketika dan mengembun kembali menjadi cairan. Keruntuhan gelembung-gelembung ini menghasilkan gelombang kejut yang kuat dan suhu tinggi lokal, yang berdampak pada permukaan impeler, menyebabkan pengelupasan logam akibat kelelahan (fatigue pitting) atau pengelupasan (spalling). Inilah fenomena kavitasi pada pompa sentrifugal.Inti dari kavitasi adalah hasil dari aksi gabungan dinamika fluida dan termodinamika. Penyebab utamanya adalah distribusi tekanan yang tidak merata di dalam cairan. Ketika kecepatan aliran lokal terlalu tinggi atau desain geometrisnya tidak sesuai, tekanan lokal akan turun, memicu proses siklus penguapan dan keruntuhan gelembung.2. Akar Penyebab KavitasiAkar penyebab kavitasi pada pompa sentrifugal adalah tekanan lokal cairan di dalam pompa turun di bawah tekanan uap jenuh cairan pada suhu tersebut. Pada pompa sentrifugal, cairan mengalir dari pipa hisap ke saluran masuk impeller. Saat aliran secara bertahap menyempit, kecepatan cairan meningkat, dan akibatnya tekanan statis menurun. Ketika tekanan lokal turun ke tekanan uap jenuh cairan, cairan mulai menguap, menghasilkan gelembung-gelembung uap. Gelembung-gelembung ini terbawa ke daerah bertekanan tinggi menuju bagian tengah dan saluran keluar impeller, di mana gelembung-gelembung tersebut dengan cepat pecah di bawah tekanan tinggi. Gelombang kejut berenergi tinggi yang dilepaskan selama pecahnya gelembung menyebabkan erosi logam pada permukaan impeller, peningkatan getaran pompa, peningkatan kebisingan, dan masalah-masalah seperti penurunan laju aliran dan head.3. Faktor Utama Penyebab Kavitasia. Daya Hisap yang Berlebihan: Jika pompa dipasang terlalu tinggi atau level cairan hisap terlalu rendah, tekanan di sisi hisap akan berkurang. Saat cairan mengalir menuju saluran masuk impeller, tekanan akan semakin turun. Ketika tekanan turun di bawah tekanan uap jenuh, terjadi penguapan. Jika daya hisap melebihi NPSH (Net Positive Suction Head) yang diizinkan, kavitasi tidak dapat dihindari.b. Hambatan Saluran Hisap yang Berlebihan: Pipa hisap yang terlalu panjang, terlalu sempit, memiliki terlalu banyak siku, atau katup yang tertutup sebagian menyebabkan kehilangan tekanan lokal dan gesekan yang signifikan. Penurunan tekanan pada ujung hisap menyebabkan penurunan tekanan lebih lanjut pada saluran masuk impeller, sehingga meningkatkan kemungkinan terjadinya kavitasi. Selain itu, kebocoran udara atau penyegelan yang buruk pada pipa hisap dapat memasukkan gas ke dalam cairan, yang memperparah kavitasi.c. Suhu Cairan yang Terlalu Tinggi: Peningkatan suhu cairan secara signifikan meningkatkan tekanan uap jenuhnya, sehingga cairan lebih rentan terhadap penguapan. Misalnya, tekanan uap jenuh air relatif rendah pada suhu ruangan tetapi meningkat secara substansial pada suhu tinggi. Sekalipun tekanan hisap tetap tidak berubah, kondisi penguapan dapat terpenuhi ketika suhu naik, sehingga memicu kavitasi.d. Tekanan Masuk Rendah atau Tekanan Sekitar Rendah: Bila tekanan pada sumber hisap pompa menurun—misalnya akibat turunnya level cairan, kekosongan dalam wadah pasokan, atau tekanan atmosfer sekitar yang rendah (misalnya, pada ketinggian tinggi)—tekanan pada port hisap menjadi tidak mencukupi, sehingga cairan mudah menguap di saluran masuk impeler.e. Desain atau Pemasangan Pompa yang Tidak Tepat: Desain struktural pompa secara langsung memengaruhi kinerja kavitasinya. Misalnya, diameter saluran masuk impeler yang terlalu kecil, sudut tepi depan sudu yang tidak wajar, atau permukaan impeler yang kasar dapat menyebabkan aliran cairan yang tidak stabil, yang mengakibatkan penurunan tekanan lokal yang tajam. Lebih lanjut, kegagalan dalam mematuhi persyaratan NPSH (NPSHr) yang ditetapkan produsen selama pemasangan, atau memasang pompa pada ketinggian yang berlebihan, juga dapat menyebabkan kavitasi.f. Kondisi Pengoperasian yang Tidak Tepat: Bila pompa beroperasi pada laju aliran yang menyimpang dari titik desain, berjalan dalam waktu lama pada aliran rendah, atau selama penyesuaian katup mendadak, distribusi tekanan fluida berubah, yang juga dapat menyebabkan penguapan dan kavitasi lokal.4. Efek dan Bahaya KavitasiBahaya kavitasi terhadap pompa sentrifugal terutama terwujud dalam aspek-aspek berikut:a. Kerusakan Permukaan Logam: Guncangan bertekanan tinggi yang dihasilkan oleh gelembung yang pecah menyebabkan erosi pitting pada permukaan impeller. Perkembangan jangka panjang dapat menyebabkan kelelahan material, spalling, dan bahkan perforasi impeller.b. Penurunan Kinerja: Kavitasi menyebabkan pengurangan signifikan pada laju aliran, tekanan, dan efisiensi, sehingga mengubah kurva karakteristik pompa.c. Getaran dan Kebisingan: Gaya tumbukan yang dihasilkan oleh kavitasi menimbulkan getaran mekanis dan kebisingan frekuensi tinggi, yang memengaruhi kestabilan pengoperasian peralatan.d. Berkurangnya Masa Pakai: Pengoperasian jangka panjang dalam kondisi kavitasi mempercepat keausan mekanis, memperpendek masa pakai bantalan, segel, dan impeler.5. Langkah-langkah Pencegahan KavitasiUntuk mencegah atau mengurangi kavitasi, tindakan harus diambil dari perspektif desain, pemasangan, dan operasi:a. Pilih ketinggian pemasangan yang wajar untuk memastikan tekanan yang cukup pada sisi hisap, sehingga membuat NPSH Tersedia (NPSHa) lebih besar daripada NPSH Diperlukan pompa (NPSHr).b. Optimalisasi pipa hisap dengan memperpendek panjangnya, mengurangi jumlah siku, meningkatkan diameter pipa, menjaga katup hisap terbuka penuh, dan menghindari masuknya udara.c. Mengontrol suhu cairan melalui pendinginan atau penurunan suhu tangki penyimpanan untuk mengurangi tekanan uap jenuh cairan.d. Meningkatkan tekanan masuk, misalnya, dengan memasang pompa pendorong, memberi tekanan pada permukaan cairan, atau menempatkan wadah cairan pada ketinggian yang lebih tinggi.e. Memperbaiki struktur impeller dengan menggunakan bahan dan geometri dengan sifat anti-kavitasi yang baik, seperti menambahkan inducer atau mengoptimalkan sudut masuk bilah.f. Jaga agar pompa tetap beroperasi mendekati titik desainnya, menghindari pengoperasian berkepanjangan pada laju aliran rendah atau kondisi pengoperasian abnormal lainnya.Singkatnya, terjadinya kavitasi pada pompa sentrifugal terutama disebabkan oleh tekanan cairan pada saluran masuk impeller yang terlalu rendah, sehingga jatuh di bawah tekanan uap jenuhnya, yang memicu penguapan dan selanjutnya keruntuhan gelembung. Faktor-faktor spesifik yang menyebabkan fenomena ini meliputi daya hisap yang berlebihan, resistansi hisap yang berlebihan, suhu cairan yang tinggi, tekanan saluran masuk yang rendah, dan desain atau pengoperasian yang tidak tepat. Kavitasi tidak hanya memengaruhi kinerja pompa tetapi juga menyebabkan kerusakan parah pada peralatan. Oleh karena itu, baik dalam desain maupun pengoperasian, penekanan harus diberikan pada pencegahan dan pengendalian kavitasi. Dengan mengonfigurasi sistem secara rasional, mengoptimalkan parameter struktural, dan meningkatkan kondisi pengoperasian, pengoperasian pompa yang aman dan efisien dapat tercapai. pompa sentrifugal dapat dipastikan.