Исследование случая: Повреждение насоса двустороннего входа вследствие кавитации​

1. Обзор инцидента​​
Циркуляционная система охлаждения энергоблока 25 МВт использует два насоса двустороннего входа. Паспортные данные каждого насоса:

• Подача (Q): 3 240 м³/ч
• Расчетный напор (H): 32 м
• Скорость (n): 960 об/мин
• Мощность (Pa): 317,5 кВт
• Требуемый НПСН (Hs): 2,9 м (≈ 7,4 м НПСНт)

Всего за два месяца рабочее колесо одного насоса было перфорировано из-за кавитационной эрозии.

2. Исследование на месте и диагностика​​

• Показания манометра на нагнетании: ~0,1 МПа (при ожидаемых ~0,3 МПа для напора 32 м)
• Наблюдаемые симптомы: резкие колебания стрелки и звуки кавитационных “хлопков”.
• Анализ: Насос работал далеко от точки максимального КПД (BEP), обеспечивая напор всего ~10 м вместо 32 м.

3. Натурные испытания и подтверждение причины​​
При плавном дросселировании задвижки на нагнетании:

• Давление нагнетания возросло с 0,1 МПа до 0,28 МПа.
• Кавитационный шум прекратился.
• Разрежение в конденсаторе улучшилось (650 → 700 мм рт. ст.).
• Перепад температур на конденсаторе снизился с ~33 °C до <11 °C, подтверждая восстановление подачи.

Вывод: Кавитация вызвана продолжительной работой с низким напором/низкой подачей, а не утечками воздуха или механическими дефектами.

4. Почему дросселирование эффективно​​
Перекрытие задвижки увеличивает гидравлическое сопротивление системы, смещая рабочую точку насоса влево к BEP — восстанавливая напор и подачу. Однако:

• Задвижка должна оставаться приоткрытой всего на ~10% — вызывает износ и снижает эффективность.
• Эксплуатация в постоянном режиме при дросселировании экономически нецелесообразна и может повредить арматуру.

5. Стратегия и решение​​
Учитывая исходные параметры насоса (напор 32 м) и реальную потребность (~12 м), обрезка рабочего колеса не подходила. Рекомендованное решение:

• Снизить частоту вращения двигателя: с 960 об/мин → 740 об/мин.
• Изменить геометрию рабочего колеса для оптимизации производительности при сниженной скорости.

Результат: Кавитация устранена, энергопотребление значительно снижено — подтверждено контрольными испытаниями.

6. Извлеченные уроки​​

• Всегда выбирайте насосы двустороннего входа с рабочим режимом вблизи BEP​​ для предотвращения кавитации.
• Контролируйте НПСН​​ — НПСНд ≥ НПСНт; дросселирование лишь временная мера, а не решение.
• Основные методы устранения:​​
  а) Корректировка размера рабочего колеса или скорости вращения (ЧРП, ременная передача);
  б) Модернизация трубопровода для увеличения напора;
  в) Правильный подбор арматуры и исключение постоянной работы насоса в дросселированном режиме;
  г) Внедрение мониторинга параметров для раннего выявления работы с низким напором/подачей.

Заключение​​
Данный случай подчеркивает необходимость соответствия условий работы паспортным характеристикам насоса. Насос двустороннего входа, работающий вне зоны BEP, подвергнется кавитации — даже при исправной арматуре и уплотнениях. Корректирующие меры (снижение скорости и геометрии рабочего колеса) не только устраняют кавитацию, но и повышают общую энергоэффективность.