מהי קוויטציה של שסתום וכיצד פותרים אותה?

במהלך פעולת השסתום, אנשים רבים נתקלים בבעיות מסוג זה: רעש חד, רעידות קשות בזמן שהשסתום פועל, ונזילות, שחיקה או אפילו נזילת נקבים שנמצאו בתוך השסתום לאחר פירוק. זהו קוויטציה של שסתום. אנשים רבים טועים בו כקורוזיה או בלאי, מחליפים שסתומים בצורה עיוורת אך מטפלים רק בסימפטומים ולא בגורם השורש, מה שגורם לכשלים חוזרים ונשנים, עלויות מוגברות וייצור לא יציב. למעשה, קאוויטציה אינה "נזק" פשוט, אלא תגובת שרשרת הנגרמת משינויים פיזיים של נוזל בתוך השסתום. כל עוד הגורמים מזוהים, ניתן לבטל או לדכא באופן משמעותי כדי לפתור את הבעיה באופן יסודי.

מה זה קוויטציה של שסתום?

במילים פשוטות, כאשר נוזל זורם דרך חלק המצערת של שסתום, קצב הזרימה עולה בחדות והלחץ יורד במהירות. כאשר הלחץ נמוך מלחץ האדים הרווי של הנוזל בטמפרטורת הפעולה, הרכיב הנוזלי מתאדה ויוצר מספר רב של בועות. הבועות הללו זורמות עם הנוזל ומתמוטטות באופן מיידי כשהן מגיעות לאזור בלחץ גבוה-, ומייצרות כוח פגיעה מקומי גבוה במיוחד (תיאורטית עד אלפי אטמוספרות), אשר משפיע באופן רציף על פני השטח הפנימיים של השסתום. עם הזמן מתרחשים בור ושחיקה, המלווים ברטט ורעש, ואף מביאים לכשל בשסתומים במקרים חמורים.

קוויטציה לעומת קורוזיה

אנשים רבים מבלבלים בקלות קוויטציה עם קורוזיה. קורוזיה היא תגובה כימית (למשל, תגובה בין מדיום לחומר), בעוד שקאוויטציה היא השפעה פיזית. יש להם סיבות שונות ופתרונות שונים לחלוטין. אם הקוויטציה נחשבת בטעות לקורוזיה, החלפת חומרים עמידים- בפני קורוזיה לא תפתור את הבעיה אלא רק תבזבז עלויות. יצוין כי בתנאי עבודה בפועל, נזקי קוויטציה עלולים לחשוף משטחי מתכת טריים ולהאיץ קורוזיה כימית, כך שהשניים עשויים לפעול בצורה סינרגטית ולהזדקק לשיקול דעת מקיף.

שלושה מאפיינים לשפוט קוויטציה:

1. רעש חד ורטט במהלך הפעולה

2. שחיקת גלים או חלת דבש בתוך השסתום (ולא חלודה אחידה)

3. כשלים מתרחשים בעיקר בחלקי מצערת (למשל, תקע שסתום, מושב שסתום)

סיבות לקוויטציה

קוויטציה דורשת שני תנאים: הפרש לחץ מוגזם על פני השסתום ומהירות נוזל גבוהה מדי, אשר יחד גורמים ללחץ מקומי נמוך מלחץ האדים הרווי.

ארבעה גורמים מעוררים נפוצים:

1. בחירת שסתומים לא נכונה: שסתומים עם מרווח מצערת קטן מדי (למשל שסתומי גלובוס רגילים) מובילים לעלייה פתאומית במהירות הזרימה.

2. פתיחת שסתום בלתי סבירה: פעולה ארוכת טווח- בפתח קטן מעצימה את אפקט המצערת ומגדילה בחדות את הפרש הלחץ.

3. תנאי עבודה לא מתאימים: טמפרטורת נוזל גבוהה מדי או קצב זרימה גדול מעלים את לחץ האדים הרווי, מה שהופך את האידוי לקל יותר.

4. מבנה פנימי בלתי סביר: אין תכנון הנחיית זרימה או הפחתת לחץ, וכתוצאה מכך זרם מערבולת ולחץ מקומי נמוך מדי.

פתרונות לקוויטציה של שסתום

ברוב המקרים, אין צורך בשינוי ציוד מורכב. התמקד בהפחתת הפרש הלחץ, האטת קצב הזרימה ואופטימיזציה של המבנה כדי לדכא או להפחית באופן משמעותי את הקוויטציה.

1. מטב את בחירת השסתומים (פתרון בסיסי)

בחר שסתומים עם הפחתת לחץ מרובה- או תכנון נגד-קוויטציה (למשל, שסתומי כלוב מרובי-חורים, שסתומי מבוך) לתרחישים של הפרשי לחץ גדולים.

הימנע משסתומים עם מרווח מצערת קטן (לדוגמה, שסתומי גלובוס) הגורמים בקלות למצערת חמורה ולקוויטציה.

חשב את מדד הקוויטציה במהלך הבחירה כדי להבטיח התאמה להפרש הלחץ וקצב הזרימה בפועל.

2. התאם את תנאי ההפעלה

הימנע מפעולה-לטווח ארוך בפתיחה קטנה; שמור על פתיחה בטווח של 30%-80% כדי להפחית את אפקט המצערת.

הפחת את טמפרטורת הנוזל ואת קצב הזרימה כראוי אם התנאים מאפשרים להוריד את לחץ האדים הרווי.

התקן שסתום הפחתת לחץ במעלה הזרם אם הפרש הלחץ גדול מכדי להוריד את הלחץ בהדרגה.

3. מטב את חיתוך השסתומים ותחזוקה שוטפת

החלף בחיזור נגד-קוויטציה (לדוגמה, תקע שסתום סגסוגת קשיחה ומושב) כדי לעכב נזק לקוויטציה.

בדוק את החיתוך באופן קבוע, תקן או החלף בור וחלקים בלויים בזמן.

נקה זיהומים באופן קבוע כדי למנוע חסימה בחלקי המצערת ותנודות זרימה ולחץ מוגברות.

מַסְקָנָה

קוויטציה של שסתום היא תופעה פיזיקלית הניתנת לפתרון. המפתח הוא לשלוט בהפרש הלחץ ובקצב הזרימה כדי למנוע אידוי נוזלים והיווצרות בועות.