Börja med kavitationsprincipen
KSB definierar kavitation som uppkomsten och det plötsliga kollapsandet av hålrum, till exempel ångbubblor, i ett vätskeflöde. KSB skiljer mellan ångkavitation och gaskavitation. Ångkavitation uppstår när det statiska trycket i vätskan sjunker under det ångtryck som hör till vätskans temperatur, KSB tillägger att detta sker utan yttre värmetillförsel och att små kärnor, ofta mikroskopiska ångbubblor, också är en förutsättning. Vid gaskavitation bildas bubblor eftersom lösta gaser frigörs ur lösningen när trycket sjunker under dessa gasers mättnadstryck. Eftersom mättnadstrycket ofta är högre än ångtrycket kan gaskavitation uppstå vid tryck över ångtrycket.
KSB förklarar att när vätskan strömmar genom pumphjulet sjunker det statiska trycket i förhållande till trycket uppströms pumphjulet, särskilt vid inloppet till skovelkanalen. Hur stort tryckfallet blir beror på varvtal, vätskans densitet och viskositet, pumphjulets inloppsgeometri, arbetspunkten och hastighetsprofilen i tillflödet. Flera av dessa faktorer hör till själva pumpen och dess driftförhållanden, vilket är skälet till att pumpens sida av NPSH-jämförelsen inte kan avläsas från installationen enbart.
Två storheter att jämföra
KSB anger att en bedömning av sannolikheten för, omfattningen av och konsekvenserna av kavitation kräver en jämförelse mellan två värden: det NPSH som pumpen kräver, NPSHR, och det NPSH som finns tillgängligt i systemet, NPSHA. De är inte två namn på ett och samma tal. NPSHA beskriver vad installationen ger, relaterat till sugstosens centrum, KSB:s sida presenterar definitionen som formler och noterar att tryckförlusten omfattar inloppsförluster och tryckfall över ventiler och armaturer. För pumpar utan konventionell sugstos, till exempel insvetsade in-line-pumpar eller dränkbara pumpar med inloppstratt, måste referenspunktens läge definieras och anges.
NPSHR är pumpens sida av jämförelsen. KSB anger att dess definierande summa inte får understiga ett minimivärde för en given pump och tillämpning, och att kavitation inte kan uteslutas om detta villkor inte uppfylls. Avgörande är att ett NPSHR-värde bara har en betydelse tillsammans med sitt kavitationskriterium. KSB listar flera: begynnande kavitation (NPSHi), en viss utbredning av kavitationszonen på skovlarna, början på uppfordringshöjdens fall (NPSH0) och ett kavitationsorsakat fall i uppfordringshöjd på 3 procent (NPSH3). Att påvisa NPSHi kräver krävande och dyra provningar, så man är allmänt överens om att NPSHR tas som NPSH3.
Den sista punkten förtjänar uppmärksamhet. NPSH3 är ett definierat kriterium för fall i uppfordringshöjd, ett fall på 3 procent, och värdet är ingen gräns under vilken kavitation saknas. KSB:s egen kriterielista visar att bubblor kan uppträda tidigare (NPSHi). KSB visar också att dessa värden varierar med arbetspunkten, så en enskild siffra gäller ett angivet förhållande, inte pumpen i allmänhet.
Varför temperaturen hör hemma i diskussionen
KSB noterar att det finns ett samband mellan ångtryck och temperatur, så samma sugtryck ligger på ett annat avstånd från ångtrycket när vätsketemperaturen ändras. KSB säger att trycket uppströms pumphjulet, för att undvika kavitation eller begränsa den till en acceptabel nivå, måste överstiga ångtrycket med en angiven minimimarginal. Sidorna ger ingen enskild marginal som gäller för alla vätskor och pumpar, marginalen är knuten till pumpen, tillämpningen och det valda kavitationskriteriet.
NPSHR fastställs till stor del genom provning. KSB betonar särskilt vikten av prov vid omräkning mellan varvtal, liknande pumpstorlekar eller vätskor. Ett värde från ett annat provförhållande bör därför inte tyst behandlas som ett installationsspecifikt krav.
Håll förklaringens gränser tydliga
Den här artikeln förklarar vad som måste jämföras. Den beräknar inte det tillgängliga NPSH för någon installation och anger ingen tillåten arbetspunkt. KSB beskriver symtom som ökat buller, orolig gång samt fall i uppfordringshöjd och verkningsgrad som tecken på att kavitation pågår, men säger också att materialskador inte uppstår i varje fall av kavitationsdrift. Källorna stöder därför inte att man diagnostiserar kavitation utifrån en enskild ljud- eller vibrationsobservation. Pumpdata, vätskeförhållanden och en godkänd teknisk bedömning behövs. När ett resultat noteras eller diskuteras bör NPSHA och NPSHR skrivas som de separata storheter de är, med NPSHR-kriteriet angivet.