Start med kavitasjonsprinsippet
KSB definerer kavitasjon som dannelse og plutselig sammenfall av hulrom, for eksempel dampbobler, i en væskestrøm. Den skiller mellom dampkavitasjon og gasskavitasjon. Dampkavitasjon oppstår når det statiske trykket i væsken faller under damptrykket som hører til væskens temperatur, KSB legger til at dette skjer uten ekstern varmetilførsel, og at små kimer, ofte mikroskopiske dampbobler, også er en forutsetning. Ved gasskavitasjon dannes bobler fordi oppløste gasser kommer ut av løsning når trykket faller under mettingstrykket for disse gassene. Fordi dette mettingstrykket ofte er høyere enn damptrykket, kan gasskavitasjon oppstå ved trykk over damptrykket.
KSB forklarer at når væsken strømmer gjennom løpehjulet, faller det statiske trykket i forhold til trykket oppstrøms for løpehjulet, særlig ved innløpet til skovlkanalen. Hvor stort dette fallet er, avhenger av turtall, væskens tetthet og viskositet, løpehjulets innløpsgeometri, driftspunktet og hastighetsprofilen i tilstrømningen. Flere av disse faktorene hører til selve pumpen og driftstilstanden, og det er derfor pumpens side av NPSH-sammenligningen ikke kan leses ut av installasjonen alene.
To størrelser som skal sammenlignes
KSB oppgir at vurderingen av sannsynlighet, omfang og virkning av kavitasjon krever en sammenligning av to verdier: NPSH som pumpen krever, NPSHR, og NPSH som er tilgjengelig i systemet, NPSHA. De er ikke to navn på samme tall. NPSHA beskriver hva installasjonen gir, referert til midten av sugestussen, KSBs side presenterer definisjonen som formler og påpeker at trykktapet omfatter innløpstap og trykkfall over ventiler og armatur. For pumper uten vanlig sugestuss, for eksempel innsveisede in-line-pumper eller dykkpumper med innløpsklokke, må plasseringen av referansepunktet defineres og oppgis.
NPSHR er pumpens side av sammenligningen. KSB angir at summen som definerer den, ikke må falle under en minimumsverdi for en gitt pumpe og et gitt bruksområde, og at kavitasjon ikke kan utelukkes hvis dette kravet ikke er oppfylt. Avgjørende er at en NPSHR-verdi bare har mening sammen med sitt kavitasjonskriterium. KSB lister flere: begynnende kavitasjon (NPSHi), en viss utbredelse av kavitasjonssonen på skovlene, begynnende fall i løftehøyde (NPSH0) og et kavitasjonsindusert fall i løftehøyde på 3 prosent (NPSH3). Å påvise NPSHi krever krevende og kostbare tester, så det er vanlig enighet om at NPSHR settes lik NPSH3.
Det siste punktet fortjener forsiktighet. NPSH3 er et definert kriterium for fall i løftehøyde, nemlig 3 prosent, og verdien er ikke en terskel under hvilken kavitasjon er fraværende. KSBs egen kriterieliste viser at bobler kan dukke opp tidligere (NPSHi). KSB viser også at disse verdiene varierer med driftspunktet, så ett enkelt tall gjelder for en oppgitt tilstand, ikke for pumpen generelt.
Hvorfor temperatur hører med i diskusjonen
KSB bemerker at det er en sammenheng mellom damptrykk og temperatur, slik at samme sugetrykk ligger i ulik avstand fra damptrykket når væsketemperaturen endres. KSB sier at for å unngå kavitasjon, eller begrense den til et akseptabelt nivå, må trykket oppstrøms for løpehjulet overstige damptrykket med en angitt minimumsmargin. Sidene oppgir ingen enkelt margin som gjelder for alle væsker og pumper, marginen er knyttet til pumpen, bruksområdet og det valgte kavitasjonskriteriet.
NPSHR fastsettes i stor grad gjennom testing. KSB understreker særskilt betydningen av tester ved omregning mellom turtall, tilsvarende pumpestørrelser eller væsker. En verdi fra en annen testtilstand bør derfor ikke uten videre behandles som et installasjonsspesifikt krav.
Hold grensene for forklaringen klare
Denne artikkelen forklarer hva som må sammenlignes. Den beregner ikke tilgjengelig NPSH for noen installasjon og angir ikke noe tillatt driftspunkt. KSB beskriver symptomer som økt støy, urolig gange og fall i løftehøyde og virkningsgrad som tegn på at kavitasjon forekommer, men sier også at materialskade ikke oppstår i alle tilfeller av kavitasjonsdrift. Kildene gir derfor ikke grunnlag for å diagnostisere kavitasjon ut fra en enkelt støy- eller vibrasjonsobservasjon. Pumpedata, væskeforhold og en godkjent ingeniørvurdering er nødvendig. Når et resultat noteres eller diskuteres, bør NPSHA og NPSHR skrives som de separate størrelsene de er, med NPSHR-kriteriet oppgitt.