سینٹری فیوگل پمپ کے آپریشن کے دوران کاویٹیشن ایک عام مسئلہ ہے، جو پمپ کی کمپن اور شور میں اضافہ، کارکردگی میں کمی اور اجزاء کو شدید نقصان پہنچا سکتا ہے۔
یہ مضمون کاویٹیشن کے پیشہ ورانہ نظریاتی علم کو تلاش نہیں کرتا ہے، لیکن صرف نسبتاً سادہ زبان استعمال کرنے کی کوشش کرتا ہے تاکہ سینٹری فیوگل پمپوں میں کیویٹیشن کی کئی عام اقسام، کاویٹیشن کے خطرات، اور سائٹ پر کاویٹیشن کو بہتر بنانے کے لیے عام طور پر استعمال کیے جانے والے اقدامات کا تفصیلی تعارف فراہم کیا جا سکے۔
1. cavitation کی اقسام
وقوع پذیر ہونے کے مقام سے، cavitation کو بلیڈ cavitation، gap cavitation، rough cavitation، cavitation cavitation، اور backflow cavitation میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔
(1) فولیئر کاویٹیشن
جب cavitation واقع ہوتا ہے، بلبلوں کی تشکیل اور پھٹنا بنیادی طور پر بلیڈ کے اگلے اور پچھلے حصے پر ہوتا ہے، جسے ایئر فوائل کیویٹیشن بھی کہا جاتا ہے، جو سینٹری فیوگل پمپوں میں کاویٹیشن کی بنیادی شکل ہے۔ جب پمپ بہت زیادہ نصب کیا جاتا ہے، چاہے پمپ ڈیزائن کے حالات میں چل رہا ہو، بلیڈ انلیٹ اور آؤٹ لیٹ کے پچھلے حصے پر ایک کم-پریشر ایریا ہونے کا خطرہ ہوتا ہے:
1) جب پمپ تیز بہاؤ کے حالات میں کام کرتا ہے، تو بلیڈ کے اگلے کنارے پر بہاؤ کی علیحدگی اور vortices واقع ہوتے ہیں، منفی دباؤ پیدا کرتے ہیں جو بلیڈ کے اگلے حصے پر cavitation کا سبب بن سکتے ہیں۔
2) جب پمپ کم بہاؤ کے حالات میں کام کرتا ہے، تو بلیڈ کے پچھلے حصے پر بھورے پیدا ہوتے ہیں، جس سے کم-دباؤ کا زون بنتا ہے اور بلیڈ کے پچھلے حصے پر کیویٹیشن کا سبب بنتا ہے۔
(2) Gap cavitation
اس سے مراد اس وقت پیدا ہونے والی cavitation ہے جب مائع ایک تنگ چینل یا خلا سے بہتا ہے، جس سے بہاؤ کی رفتار میں مقامی اضافہ ہوتا ہے اور بہاؤ کے اجزاء کے بخارات کے دباؤ کے دباؤ میں کمی واقع ہوتی ہے۔
سنٹری فیوگل پمپ کیسنگ کے پہننے والی-ریزسٹنٹ انگوٹھی اور امپیلر کے بیرونی کنارے (کور پلیٹ) کے درمیان وقفے پر، امپیلر انلیٹ اور آؤٹ لیٹ کے دونوں اطراف دباؤ کے فرق (خاص طور پر بڑے دباؤ کا فرق) کے تحت، آؤٹ لیٹ کی طرف کا مائع تیز رفتاری سے واپس بہہ جاتا ہے، جس سے مقامی دباؤ میں کمی واقع ہوتی ہے۔
محوری بہاؤ پمپ بلیڈ کے بیرونی کنارے اور پمپ کیسنگ کے درمیان چھوٹے وقفے میں، بلیڈ کے اگلے اور پچھلے حصے کے درمیان دباؤ کے فرق کی کارروائی کے تحت، خلا میں مائع کی تیز رفتار معکوس بہاؤ بھی مقامی دباؤ میں کمی کا سبب بن سکتی ہے، جس کے نتیجے میں اس کے متعلقہ بیرونی کنارے پر cavitation ہو سکتا ہے، اور caughney کے پمپ کی سطح میں cavitation اور caughney کی شکل ہوتی ہے۔ امپیلر اور بلیڈ کے بیرونی کنارے پر زون۔
(3) کھردرا cavitation
کھردری کاویٹیشن سے مراد پروٹریشنز کے بہاو میں بھنور کی نسل ہے جب مائع پمپ کیسنگ کے اندر کھردرے بہاؤ کے اجزاء کی ناہموار سطح سے بہتا ہے، جس سے مقامی دباؤ میں کمی واقع ہوتی ہے اور اس کا باعث بنتا ہے۔
پمپ کے بہاؤ کے اجزاء کی کاسٹنگ اور پروسیسنگ کے دوران، سطح کی ناہمواری، ریت کے سوراخ، ہوا کے سوراخ وغیرہ مقامی بہاؤ کی حالت میں اچانک تبدیلیوں کا سبب بن سکتے ہیں اور نتیجے میں cavitation ہو سکتے ہیں۔
(4) گہا cavitation
گہا میں کیویٹیشن سے مراد پانی کی ناقص حالت یا ناکافی ڈوبنے کی گہرائی کی وجہ سے پمپ کے اندر جانے والے سکشن چیمبر میں ایک سرپل ورٹیکس بینڈ کی تشکیل ہے۔ جب وورٹیکس بیلٹ کا مرکزی دباؤ بخارات کے دباؤ پر کم ہو جاتا ہے تو، مضبوط کمپن کے ساتھ cavitation بھی واقع ہوتا ہے۔
(5) Reflux cavitation
عام طور پر، cavitation کے لئے شرط NPSHa ہے
جب پمپنگ فلو ریٹ بہت کم ہو یا انلیٹ پریشر بہت زیادہ ہو تو بیک فلو ہوتا ہے۔ جب پمپنگ کے بہاؤ کی شرح بہت کم ہوتی ہے، تو امپیلر کے داخلی حصے میں اندرونی ریفلکس ہوتا ہے۔ جب پمپ کا داخلی دباؤ بہت زیادہ ہوتا ہے تو، امپیلر کے آؤٹ لیٹ پر اندرونی ریفلکس ہوتا ہے۔ اندرونی ریفلوکس مائع کے بہاؤ کی شرح میں اضافے کا سبب بنتا ہے جب تک کہ بخارات سے بلبلے پیدا نہیں ہوتے، جو پھر ارد گرد کے زیادہ دباؤ میں پھٹ جاتے ہیں۔ جب سکشن پورٹ پر اندرونی بیک فلو ہوتا ہے، تو پمپ کے سکشن پورٹ کے ارد گرد بے قاعدہ کریکنگ شور خارج ہوتا ہے، جس کے ساتھ ہائی-شدت والے دھماکے کی آواز ہوتی ہے۔
Reflux cavitation کو عام طور پر درج ذیل طریقوں سے بہتر کیا جا سکتا ہے۔
1) پمپ کی پیداوار کے بہاؤ کی شرح میں اضافہ.
2) پمپ کے ان لیٹ اور آؤٹ لیٹ کے درمیان بائی پاس لگائیں (یہ طریقہ صارفین کے لیے عملی ایپلی کیشنز میں قبول کرنا مشکل ہے)۔
3) امپیلر کی ساخت کو بہتر بنائیں (امپلر کے اندر جانے والے حصے کو کم کریں)۔
2. cavitation کے خطرات
(1) کارکردگی میں کمی، پائپ لائن کو نقصان
کاواتشن پمپ کی کارکردگی کو نمایاں طور پر کم کر سکتا ہے۔ عام طور پر، سینٹری فیوگل پمپوں کے لیے، جب انلیٹ پریشر ایک خاص حد تک گر جاتا ہے، تو ان کی کارکردگی تیزی سے کم ہو جاتی ہے، جسے کاویٹیشن فریکچر بھی کہا جاتا ہے۔ Cavitation سیال کے اندر عدم استحکام کا سبب بھی بن سکتا ہے، جو بہاؤ اور دباؤ میں دوغلا پن کا باعث بن سکتا ہے۔ ان دوغلوں کی مدد سے، یہ پمپ اور اس کے انلیٹ اور آؤٹ لیٹ پائپ لائنوں کو نقصان پہنچا سکتا ہے۔
(2) پمپ کے اوورکرنٹ اجزاء کو شدید نقصان
Cavitation اجزاء کی سطح کو نقصان پہنچا سکتا ہے۔ جب بلبلے پھٹتے ہیں تو آس پاس کا مائع 49 MPa تک کا انتہائی زیادہ اثر دباؤ (چوٹی کا دباؤ) پیدا کرتا ہے۔ جب cavitation کی ہائیڈرولک طاقت مواد کی اس اثر کے خلاف مزاحمت کرنے کی صلاحیت سے زیادہ ہو جاتی ہے، تو یہ مقامی دیوار کے مواد کی تھکاوٹ کی ناکامی اور سطح کے مواد سے لاتعلقی کا باعث بن سکتی ہے۔ کیویٹیشن کیمیائی اور الیکٹرو کیمیکل سنکنرن کے ساتھ بیک وقت ہوتی ہے۔ کاویٹیشن کے ابتدائی مرحلے میں مواد کی سنکنرن اور پلاسٹک کی خرابی سے پیدا ہونے والے گڑھوں کا سائز تقریباً 10 μm سے 50 μm ہے، خاص طور پر کچھ ایسے مواد کے لیے جن میں سنکنرن مزاحمت نہیں ہوتی، جو طویل مدتی cavitation کے تحت شہد کے چھتے جیسے ڈھانچے کی نمائش کر سکتے ہیں۔
(3) کمپن اور شور پیدا کریں۔
اس وقت جب بلبلہ گاڑھا ہوتا ہے، سکڑتا ہے اور پھٹتا ہے، بلبلے کے اردگرد موجود مائع تیز رفتاری سے خلا کو بھرتا ہے (بلبلے کی گاڑھا ہونے اور پھٹنے سے بنتا ہے)، دباؤ کی دھڑکن پیدا کرتا ہے اور اس طرح پرجوش کمپن اور شور ہوتا ہے۔ cavitation شور کی فریکوئنسی عام طور پر 10 kHz اور 100 kHz کے درمیان ہوتی ہے، جب کہ ریفلکس اور پریشر پلسیشن کی وجہ سے پیدا ہونے والے cavitation شور کی فریکوئنسی چند سو ہرٹز کے لگ بھگ ہوتی ہے، جو انسانی کان کو خاص طور پر حساس بناتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، cavitation کمپن کو بھی متحرک کر سکتا ہے، اور cavitation سے پیدا ہونے والی کمپن کی بنیادی تعدد عام طور پر 1 kHz کے ارد گرد ہوتی ہے۔
کیویٹیشن کی خصوصیت نہ صرف شور کی بلند سطحوں سے ہوتی ہے، بلکہ کمپن کے اشارے جیسے کہ پمپ بیس کی ناکافی سختی اور پائپ لائن کی ناقص مدد، جو ساختی گونج کا سبب بن سکتی ہے۔ پمپ کی تنصیب کے بعد، بیس کنکریٹ سے بھرا ہوا ہے، اور پائپ لائن کی حمایت کی سختی کافی ہے، جو عام طور پر مضبوط کمپن کے رجحان کا سبب نہیں بنتی ہے. تاہم، پمپ باڈی پر کمپن کی پیمائش کے ذریعے، کاویٹیشن سے پیدا ہونے والی کمپن فریکوئنسی کا اعلی-فریکوئنسی کا جزو غالب ہوتا ہے، اور کمپن کی ایکسلریشن ویلیو کمپن کی نقل مکانی اور کمپن کی رفتار سے زیادہ ہوتی ہے۔
3. cavitation کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے عام اقدامات
(1) خود سینٹری فیوگل پمپوں کی اینٹی کاویٹیشن کارکردگی کو بہتر بنانے کے اقدامات
1) پمپ کے سکشن پورٹ ڈیزائن کو بہتر بنائیں
امپیلر کو پیسنے سے، بہاؤ کے علاقے میں اضافہ کیا جا سکتا ہے؛
امپیلر کور پلیٹ کے انلیٹ سیکشن کے گھماؤ والے رداس میں اضافہ کریں تاکہ مائع کے بہاؤ کی تیز رفتاری اور دباؤ کی کمی کو کم کیا جا سکے۔
بلیڈ انلیٹ کی موٹائی کو مناسب طریقے سے کم کریں اور بلیڈ انلیٹ کو گول کریں (بلیڈ کے سر کو پالش کریں، اس کو تیز کریں تاکہ ان لیٹ کے اثر کے نقصان کو کم کریں اور انلیٹ اینگل کی حساسیت کو کم کریں، اور ضروری کیویٹیشن الاؤنس کو تقریباً 0.5 میٹر تک کم کیا جا سکتا ہے)، اسے سٹریم لائن کے قریب بنائیں، اور سر کے گرد دباؤ کی شکل کو بھی کم کریں۔
مزاحمتی نقصان کو کم کرنے کے لیے امپیلر اور بلیڈ انلیٹ کی سطح کی ہمواری کو بہتر بنائیں؛
بلیڈ کے انلیٹ کنارے کو امپیلر انلیٹ کی طرف بڑھائیں تاکہ مائع کے بہاؤ کو پہلے سے کام حاصل ہو سکے اور دباؤ بڑھ سکے۔
2) فرنٹ انڈکشن وہیل شامل کریں۔
مائع بہاؤ کو مائع بہاؤ کے دباؤ کو بڑھانے کے لیے فرنٹ انڈکشن وہیل میں پیشگی کام کرنے کے لیے بنائیں (اس اسکیم کے لیے ساختی تبدیلیاں اور ڈیزائن کے مختلف پیرامیٹرز کی ری کیلیبریشن کی ضرورت ہوتی ہے)۔
3) ڈبل سکشن امپیلر کو اپنانا
امپیلر کے انلیٹ ایریا میں اضافہ کریں اور انلیٹ مائع بہاؤ کی شرح کو کم کریں (بہاؤ کی شرح میں کمی اور دباؤ میں اضافہ)۔
4) حملے کا تھوڑا بڑا مثبت زاویہ استعمال کرنا
بلیڈ کے داخلی زاویہ کو بڑھانے کے لیے، بلیڈ کے انلیٹ پر موڑنے کو کم کریں، بلیڈ کی رکاوٹ کو کم کریں، اور اس طرح انلیٹ ایریا میں اضافہ کریں۔
بہاؤ کے نقصانات کو کم کرنے کے لیے اعلی بہاؤ کے حالات میں کام کرنے کے حالات کو بہتر بنائیں۔ لیکن حملے کا مثبت زاویہ بہت بڑا نہیں ہونا چاہیے، ورنہ یہ کارکردگی کو متاثر کرے گا۔
5) کم-اسپیڈ پمپ کا استعمال
گردشی رفتار جتنی کم ہوگی، NPSHr اتنی ہی کم ہوگی۔
6) مخالف cavitation مواد کا استعمال کرتے ہوئے
پریکٹس نے ثابت کیا ہے کہ کسی مادے کی طاقت، سختی اور سختی جتنی زیادہ ہوگی، اس کا کیمیائی استحکام اتنا ہی بہتر ہوگا، اور اس کی کاویٹیشن کے خلاف مزاحمت اتنی ہی مضبوط ہوگی۔
(2) ڈیوائس کے کیویٹیشن الاؤنس کو بڑھانے کے اقدامات
1) موثر cavitation الاؤنس کو بہتر بنانے کے لیے پمپ سے پہلے اسٹوریج ٹینک میں مائع کی سطح کا دباؤ بڑھائیں۔
2) سکشن ڈیوائس میں پمپ کی تنصیب کی اونچائی کو کم کریں، خاص طور پر جب گرم پانی کو درمیانے درجے کے طور پر پہنچایا جائے، اور سکشن کی اونچائی اور درمیانے درجہ حرارت کے درمیان تعلق پر غور کریں۔
3) سکشن ڈیوائس کو بیک فلو ڈیوائس سے تبدیل کریں۔
4) پمپ سے پہلے سکشن پائپ لائن میں بہاؤ کے نقصان کو کم کریں۔ اگر ممکن ہو تو، پائپ لائن کو مطلوبہ حد کے اندر چھوٹا کریں، پائپ لائن میں بہاؤ کی شرح کو کم کرنے کے لیے مناسب سکشن پائپ لائن قطر اور فلٹر فلٹریشن ایریا (اگر کوئی ہے) کا استعمال کریں، موڑ اور والوز کی تعداد کو کم کریں، اور والو کے کھلنے کو زیادہ سے زیادہ بڑھائیں۔
5) اگر گیپ کاویٹیشن شدید ہے تو امپیلر پر بیلنس سوراخوں کو ڈرلنگ کا طریقہ اپنایا جا سکتا ہے تاکہ رساو کے بہاؤ کی شرح کو کم کیا جا سکے اور کاویٹیشن کی ڈگری کو کم کیا جا سکے۔ بلیڈ پر توازن کے سوراخوں کا امپیلر انلیٹ میں انجکشن شدہ مائع کے بہاؤ پر تباہ کن اور مداخلت کرنے والا اثر ہوتا ہے۔ رساو کے بہاؤ کی شرح کو کم کرنے کے لیے بیلنس ہولز کا رقبہ سگ ماہی کی انگوٹی کے کلیئرنس ایریا سے 5 گنا سے کم نہیں ہونا چاہیے، اس طرح اہم مائع کے بہاؤ پر اثر کو کم کرنا اور پمپ کی اینٹی کاویٹیشن کی صلاحیت کو بہتر کرنا چاہیے۔
6) تجربے سے معلوم ہوا ہے کہ کاویٹیشن کے طریقہ کار سے شروع ہو کر، سکشن پورٹ میں مناسب مقدار میں گیس کی فراہمی کاویٹیشن ہونے کے حالات میں خلل ڈال سکتی ہے۔ تاہم، پمپ کیویٹیشن کو روکنے کے لیے ہوا بھرنے کا استعمال انتہائی تکنیکی ہے، اور صرف مناسب ہوا بھرنے کے حجم، مقام اور طریقہ سے ہی اچھے نتائج حاصل کیے جا سکتے ہیں۔ بصورت دیگر، یہ پمپ کے بہاؤ کی شرح، سر، اور کارکردگی میں نمایاں کمی کا سبب بنے گا، اور یہاں تک کہ آپریشن کے دوران بہاؤ میں رکاوٹ اور منفی نتائج کا باعث بنے گا۔
مصنف کی مشق کے ساتھ مل کر ہوا کی فراہمی کی مناسب مقدار اور درست پیمائش کو کنٹرول کرنے میں دشواری کو مدنظر رکھتے ہوئے، یہ تجویز کیا جاتا ہے کہ ایک سوئی والا والو استعمال کیا جائے جو ہوا کی فراہمی کے والو کے بہاؤ کی شرح کو ایڈجسٹ کر سکے۔ سائٹ پر- ایڈجسٹمنٹ کے دوران، cavitation شور کو فرق کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے: سوئی والو کے ذریعے انٹیک والیوم کو ایڈجسٹ کریں جب تک کہ cavitation کے شور کو کم نہ کر دیا جائے (کچھ سسٹم شور کو مکمل طور پر ختم کر سکتے ہیں، لیکن کچھ سسٹم صرف cavitation کے شور کو کم کر سکتے ہیں، اسے مکمل طور پر ختم نہیں کر سکتے ہیں)، پھر سوئی والو کو تھوڑا سا واپس ایڈجسٹ کریں تاکہ انٹیک کے حجم کو کم کرنے کے لیے مختلف وقت کی کارکردگی کا مشاہدہ کیا جا سکے۔ مخصوص آپریٹنگ حالات، اور پھر سوئی والو کے کھلنے کو لاک کریں۔ اس طریقے سے آواز کو کبھی بھی نچلی سطح تک نہیں لانا چاہیے! اگر پمپ کے چلنا بند ہونے پر انلیٹ پریشر مثبت ہے، تو رساو کو روکنے کے لیے ایک چیک والو نصب کیا جانا چاہیے۔
7) تحقیق سے معلوم ہوا ہے کہ جب میڈیم میں غیر مستحکم گیسیں اور ٹھوس ذرات جیسے ریت ہوتے ہیں تو پمپ کی کاویٹیشن کارکردگی کم ہو جاتی ہے۔ اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ پمپ کو کیویٹیشن کا تجربہ نہ ہو، پمپ کی سکشن اونچائی کو صاف پانی کی حسابی اونچائی سے کم از کم 4.2 میٹر کم کیا جانا چاہیے۔ یہ میونسپل انڈسٹری میں توجہ دینے کے قابل ہے۔