Start med kavitationsprincippet
KSB definerer kavitation som dannelsen og den pludselige sammenstyrtning af hulrum, for eksempel dampbobler, i en væskestrøm. Den skelner mellem dampkavitation og gaskavitation. Dampkavitation opstår, når det statiske tryk i væsken falder til under det damptryk, der hører til væskens temperatur, KSB tilføjer, at det sker uden ydre varmetilførsel, og at små kimer, ofte mikroskopiske dampbobler, også er en forudsætning. Ved gaskavitation dannes der bobler, fordi opløste gasser frigøres af opløsningen, når trykket falder til under disse gassers mætningstryk. Fordi dette mætningstryk ofte er højere end damptrykket, kan gaskavitation forekomme ved tryk over damptrykket.
KSB forklarer, at når væsken strømmer gennem løbehjulet, falder det statiske tryk i forhold til trykket opstrøms for løbehjulet, især ved indløbet til skovlkanalen. Hvor stort fald der er, afhænger af omdrejningstallet, væskens massefylde og viskositet, løbehjulets indløbsgeometri, driftspunktet og hastighedsprofilen i tilstrømningen. Flere af disse faktorer hører til selve pumpen og dens driftstilstand, hvorfor pumpens side af NPSH-sammenligningen ikke kan aflæses ud fra installationen alene.
To størrelser, der skal sammenlignes
KSB oplyser, at vurderingen af sandsynligheden for, omfanget af og virkningen af kavitation kræver en sammenligning af to værdier: den NPSH, som pumpen kræver, NPSHR, og den NPSH, der er til rådighed i systemet, NPSHA. De er ikke to navne for ét tal. NPSHA beskriver, hvad installationen leverer, henført til sugestudsens centrum, KSBs side præsenterer definitionen som formler og bemærker, at trykhøjdetabet omfatter indløbstab og trykfald over ventiler og fittings. For pumper uden en konventionel sugestuds, såsom indsvejsede in-line-pumper eller dykpumper med indløbstragte, skal referencepunktets placering defineres og angives.
NPSHR er pumpens side af sammenligningen. KSB præciserer, at dens definerende sum ikke må komme under en minimumsværdi for en given pumpe og anvendelse, og at kavitation ikke kan udelukkes, hvis denne betingelse ikke er opfyldt. Afgørende er, at en NPSHR-værdi kun har betydning sammen med sit kavitationskriterium. KSB opregner flere: begyndende kavitation (NPSHi), en vis udstrækning af kavitationszonen på skovlene, begyndende fald i løftehøjde (NPSH0) og et kavitationsbetinget fald i løftehøjde på 3 procent (NPSH3). Påvisning af NPSHi kræver krævende og dyre forsøg, så man er almindeligvis enige om at tage NPSHR som NPSH3.
Det sidste punkt fortjener omhu. NPSH3 er et defineret kriterium for fald i løftehøjde, et fald på 3 procent, og værdien er ikke en tærskel, under hvilken der ikke er kavitation. KSBs egen kriterieliste viser, at der kan opstå bobler tidligere (NPSHi). KSB viser også, at disse værdier varierer med driftspunktet, så et enkelt tal gælder for en angiven tilstand, ikke for pumpen generelt.
Hvorfor temperatur hører med i diskussionen
KSB bemærker, at der er en sammenhæng mellem damptryk og temperatur, så det samme sugetryk ligger i en anden afstand fra damptrykket, når væsketemperaturen ændrer sig. KSB siger, at for at undgå kavitation, eller for at begrænse den til et acceptabelt niveau, skal trykket opstrøms for løbehjulet overstige damptrykket med en angivet minimumsmargin. Siderne angiver ikke én margin, der gælder for alle væsker og pumper, marginen er knyttet til pumpen, anvendelsen og det valgte kavitationskriterium.
NPSHR fastlægges i vid udstrækning gennem forsøg. KSB fremhæver specifikt betydningen af forsøg ved omregning mellem omdrejningstal, tilsvarende pumpestørrelser eller væsker. En værdi fra en anden forsøgstilstand bør derfor ikke i stilhed behandles som et installationsspecifikt krav.
Hold forklaringens grænser klare
Denne artikel forklarer, hvad der skal sammenlignes. Den beregner ikke den tilgængelige NPSH for nogen installation og angiver ikke et tilladt driftspunkt. KSB beskriver symptomer som øget støj, uroligt løb samt fald i løftehøjde og virkningsgrad som tegn på, at der foregår kavitation, men siger også, at materialeskader ikke opstår i alle tilfælde af kavitationsdrift. Kilderne understøtter derfor ikke, at kavitation diagnosticeres ud fra en enkelt støj- eller vibrationsobservation. Der kræves pumpedata, væskeforhold og en godkendt ingeniørmæssig vurdering. Når et resultat noteres eller diskuteres, bør NPSHA og NPSHR skrives som de adskilte størrelser, de er, med NPSHR-kriteriet angivet.