کاویتاسیون چیست؟
جریانی از مایع را در نظر بگیرید هرگاه فشار درون لوله به فشار بخار مایع نزدیک شود یا برسد مایع موجود در لوله شروع به جوشیدن می کند. و حباب های بخار در آن تشکیل می شود. این حباب های کوچک به همراه مایع به نقاطی که فشار در انجا با لاتر است منتقل می شود و می ترکند و باعث ایجاد اسیب به بدنه های لوله و پره های توربین می شود. این پدیده را کاویتاسیون (خلازایی) می نامند.کاویتاسیون در پمپ ها باعث ایجاد سرو صدا و پایین آمدن راندمان آن می شوند
كاويتاسيون پديده ايست كه در صورت بروز، موجب اختلال در عملكرد توربين آبي و پمپ مي شود. بعلاوه چنانچه اين پديده در زمان طولاني در ماشين رخ دهد خوردگي پروانه و پوسته را بدنبال خواهد داشت. مؤسسه Ireq در كانادا روش جديدي را ارائه داده كه با مطالعه وضعيت ارتعاشات محور پديده فوق بدقت مورد مطالعه قرار مي گيرد. اصول و مكانيزم كار اين روش بر پردازش سيگنال هاي ارتعاشي محور توربين مي باشد، كه توسط سنسورهاي ارتعاشي نصب شده بر روي ياتاقها اندازه گيري مي شود. با پردازش اين سيگنالها ميتوان محل وميزان شدت پديده كاويتاسيون را با دقت مناسبي تعيين و مشخص كرد. استفاده از اين روش داراي مزاياي زير مي باشد. تشخيص و محل يابي دقيق پديده كاويتاسيون وضعيت بهره برداري كه تحت آن پديده سايش رخ مي دهد دقيقا مشخص مي شود امكان اعمال تعميرات پيشگيرانه وجود خواهد داشت بازرسي دوره اي لازم نيست تعميرات پرهزينه لزومي ندارد افت هاي عملكرد كاهش مي يابند فرآيند بكارگيري اين روش به ترتيب زير مي باشد : تعبيه حس كننده لرزش ياتاقان كاليبره كردن مكانيكي حس كننده ها پردازش سيگنال خروجي آناليز هيدرو ديناميكي ارزيابي وسعت منطقه كاويتاسيون شده و جرم از دست رفته كاربردهاي اين روش در موارد زير مي باشد. توربين ها در موارد زير : نظارت پيوسته بر عملكرد توربين انجام آزمايش هاي اوليه بر روي مدل يا نمونه اوليه بررسي تأثير تعميرات انجام شده پمپ ها مسيرها و مجاري عبور سيال و غيره
كاويتاسيون پديده اي است كه در سرعتهاي بالا باعث خرابي و ايجاد گودال مي گردد . گاهي در يك سيستم هيدروليكي به علت بالا رفتن سرعت‚فشار منطقه اي پائين مي ايد و ممكن است اين فشار به حدي پائين بيايد كه برابر فشار سيال در آن شرايط باشد و يا در طول سرريز يا حوضچه خلاءزايي در اثر وجود ناصافيها و يا ناهمواريهاي كف سرريز خطوط جريان از بستر خود جدا شده و بر اثر اين جداشدگي فشار موضعي در منطقه جداشدگي كاهش يافته و ممكن است كه به فشار بخار سيال برسد . در اين صورت بر اثر اين دوعامل بلافاصله مايعي كه در آن قسمت از مايع در جريان است به حالت جوشش درامده و سيال به بخار تبديل شده و حبابهايي از بخار بوجود ميايد . اين حبابها پس از طي مسير كوتاهي به منطقه اي با فشار بيشتر رسيده و منفجر ميشود و توليد سر وصدا مي كند و امواج ضربه اي ايجاد مي كند و به مرز بين سيال و سازه ضربه زده و پس از مدت كوتاهي روي مرز جامد ايجاد فرسايش و خوردگي ميكند . تبديل مجدد حبابها به مايع و فشار ناشي از انفجار آن گاهي به ١٠٠٠ مگا پاسكال ميرسد . از انجايي كه سطوح تماس اين حبابها با بستر سرريز بسيار كوچك مي باشند نيروي فوق العاده زيادي در اثر اين انفجارها به بسترهاي سرريز ها و حوضچه هاي آرامش وارد مي كند . اين عمل در يك مدت كوتاه و با تكرار زياد انجام مي شود كه باعث خوردگي بستر سرريز مي شود و به تدريج اين خوردگيها تبديل به حفره هاي بزرگ مي شوند . اين مرحله را : مي نامند . Cavitation erosion or cavitation pittingدر سرريز هاي بلند چون سرعت سيال فوق العاده زياد مي باشد ‚در نتيجه نا صا فيهاي حتي در حد چند ميليمتر هم مي تواند باعث ايجاد جدا شدگي جريان شود . هر نوع روزنه با برامدگي تعويض ناگهاني سطح مقطع هم مي تواند باعث جدايي خطوط جريان شود . اين پديده معمولا در پايه هاي دريچه ها بر روي سرريز ها‚در قسمت زير دريچه هاي كشويي و انتهاي شوتها رخ دهد . شرايطي كه موجب كاويتاسيون مي گردد اغلب در جريانهاي با سرعت بالا پديد مي ايد . بطور مثال سطح آبروي سريز كه ٤٠ تا ٥٠ متر پايين تر از سطح تراز آب مخزن مي باشد بطور حاد در معرض خطر كاويتاسيون قرار دارد . پديده كاويتاسيون در جريانات فوق اشفته در پرش هيدروليكي در مكانهايي مثل حوضچه هاي خلاءزايي مشكلات فراواني ايجاد مي كند . صدمه كاويتاسيون به سازه هاي طراهي شده براي سرعتهاي بالا و در سد هاي بلند و سرريزهاي بزرگ يك مشكل دائمي است . فاكتورهاي موثر در پديده كاويتاسيون :در طي حداقل ٢٠سال تجربه و بررسي عملكرد سرريزها ( شامل مدل و آزمايش بر روي پروتوتيپ ) اين طور نتيجه گيري شده كه كاويتاسيون در اثر عملكرد مجموعه اي از عوامل و شرايط است . معمولا يك عامل به تنهايي براي ايجاد مسئله كاويتاسيون كافي نيست ولي تركيبي از عوامل هندسي و هيدروديناميكي و فاكتورهاي وابسته ديگر ممكن است منجر به خسارت كاويتاسيون گردد . از مهمترين عواملي كه مي توانند در اين زميه ممكن است دخيل باشند مي توان به موارد زير اشاره كرد : ١- عوامل هندسي : كه شامل موارد زير مي شود .الف : ناهمواريهاي سطحي سرريز‚خصوصا برامدگيها و فرورفتگيهاي موضعيب- شكافهاي دريچه هاي كشويي و پايه هاي دريچه هاي قطاعيpiers ج- ستونهاد- درزهاي ساختمانيFlow spitter & deflector ه-جدا كننده جريان ودفلكتورهاPorts of ducts & pipe و- دهانه مجاري و لولهChange of water passage shape ز- تغير در شكل عبور جريانMisalinment of conduit ح- انحنا يا انحراف در مسير جريان در آبراهه