水泵運行過(guò)程中,如果泵內局部位置的壓力低于該溫度下水的飽和蒸氣壓力①時(shí),水體內的雜質(zhì)、微小固體顆粒,或在液體、固體的接觸面的縫隙中存在的氣核,會(huì )迅速生長(cháng)為肉眼可看見(jiàn)的空泡②,空泡隨水流到達高壓區時(shí),在周?chē)w的擠壓作用下而潰滅,空泡的生成、潰滅過(guò)程涉及需多物理、化學(xué)現象,將產(chǎn)生噪聲、振動(dòng),并對過(guò)流部件材料產(chǎn)生侵蝕作用。這種現象稱(chēng)為水泵的汽蝕現象。
? ?一、水泵汽蝕時(shí)主要產(chǎn)生三方面的危害:
(1)使水泵性能惡化,汽蝕發(fā)生時(shí)將產(chǎn)生大量空泡,水中含有大量空泡時(shí),破壞了水流的正常規律,使葉槽有效過(guò)流面面積減小,流動(dòng)方向隨之改變,能量損失增大,從而引起水泵流量、揚程和效率的迅速下降,汽蝕嚴重時(shí)甚至會(huì )出現斷流。
(2)損壞過(guò)流部件,資料表明,當空泡被水流帶到高壓區迅速凝結、潰滅時(shí),水流質(zhì)點(diǎn)以高速向空泡沖擊,產(chǎn)生強烈的沖擊力,這種沖擊力作用在水泵泵殼和葉輪壁上,其瞬間的局部壓力,可以達到幾十至幾百兆帕,且作用頻率可達每分種2-3萬(wàn)次,沖擊力非常大。水泵壁面在高強度沖擊力的反復作用下,金屬表面產(chǎn)生局部變形與硬化變脆,產(chǎn)生金屬疲勞現象,使金屬破裂與剝落。除力學(xué)作用外,還夾雜著(zhù)水體中逸出的深入活潑氣體(如氧氣)對金屬的化學(xué)腐蝕以及水體對金屬的電化學(xué)腐蝕等。在綜合作用下,水泵壁面起初是出現麻點(diǎn),繼而變成蜂窩狀,嚴重時(shí)壁面會(huì )在短期內被擊空。
(3)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,汽蝕發(fā)生時(shí),隨著(zhù)空泡的破裂和水流質(zhì)點(diǎn)彼此間的撞擊,以及高強度沖擊力對泵殼和葉輪的反復沖擊,將使水泵產(chǎn)生振動(dòng)和強烈的噪聲。當汽蝕振動(dòng)的頻率與水泵自身的振動(dòng)頻率接近時(shí),可能會(huì )引起水泵的共振,從而大大增加振動(dòng)的幅度,導致機座和基礎振動(dòng)產(chǎn)生破壞,所以噪聲和振動(dòng)也是用來(lái)判斷汽蝕是否發(fā)生和消失的主要依據之一。
二、汽蝕發(fā)生的位置
根據水泵汽蝕發(fā)生的部位不同,可將汽蝕分為以下四類(lèi):
(1)葉面汽蝕:是發(fā)生在葉片表面的汽蝕,主要是因為水泵安裝過(guò)高,或流量偏離設計流量過(guò)大時(shí)產(chǎn)生的汽蝕現象。其空泡形成和潰滅多發(fā)生在葉片的正面和背面或前輪盤(pán)內表面處以及葉片的根部。
(2)間隙汽蝕:泵內水流通過(guò)突然變窄的間隙時(shí),速度增加,局部壓力下降,也會(huì )產(chǎn)生汽蝕。如軸流泵葉片外緣及泵殼之間的間隙內,離心泵密封環(huán)與葉輪外緣的間隙處,由于葉輪進(jìn)水側與出水側的壓蓋很大,導致高速回流,造成局部壓降,引起間隙汽蝕。
(3)渦帶汽蝕:由于集水池,進(jìn)水流道設計不良或水泵在非設計條件下工作,也可能在葉輪的下方產(chǎn)生自上而下的帶狀漩渦(簡(jiǎn)稱(chēng)渦帶),當渦帶中心壓力低于汽化壓力時(shí),該渦帶即成為汽蝕帶。
(4)粗糙汽蝕:水流經(jīng)過(guò)泵內凸凹不平的內壁面和過(guò)流部件時(shí),在突出物的下游也容易產(chǎn)生局部負壓而引發(fā)汽蝕,該汽蝕稱(chēng)為粗糙汽蝕。
注①:水的飽和蒸汽壓力是指一定水溫時(shí)水沸騰時(shí)蒸汽壓頭。常用Pva(Pa)表示。
三、防止氣蝕產(chǎn)生的方法
離心泵工作時(shí)不允許氣蝕產(chǎn)生,因此必須保證NPSHa-NPSHr〉S。當NPSHa不能滿(mǎn)足此要求時(shí),可采取買(mǎi)方(用戶(hù))設法提高NPSHa值,或賣(mài)方(泵廠(chǎng))設法降低NPSHr值的方法予以解決,祥見(jiàn)表
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方法
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優(yōu)點(diǎn)
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缺點(diǎn)
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備注
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買(mǎi)
方
采
取
的
方
法
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(1)降低泵的安裝高度(提高吸液面位置或降低泵的安裝位置),必要時(shí)采用倒灌方式
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可選用效率較高,維修方便的泵
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增加安裝費用
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此方法最好且方便,建議盡可能采用
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(2)減少吸入管路阻力,如加大管徑,減少管路附件、底閥、彎管、閘閥等
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可改進(jìn)吸入條件,節約能耗
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增加投資費用(指管徑放大)
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(3)增加一臺升壓泵
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可降低主泵價(jià)格,提高主泵效率
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增加設備和管路維修量增大
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(4)降低泵送液體溫度,以降低氣化壓力
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可選用效率較高,維修方便的泵
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需增加冷卻系統
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(5)避免在進(jìn)口管路采用閥節流
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避免局部阻力損失
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(6)在流量、揚程相同情況下,采用雙吸泵,其N(xiāo)PSHr值小
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有時(shí)也可考慮采用
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賣(mài)
方
采
取
的
方
法
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(1)提高流道表面光潔度,對流道進(jìn)行打磨和清理
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方便簡(jiǎn)單
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加工成本上升
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經(jīng)常采用
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(2)加大葉輪進(jìn)口處直徑,以降低進(jìn)口流速
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方便簡(jiǎn)單
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回流的可能性增大,不利于穩定運轉
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一般很少采用
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(3)降低泵的運轉
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簡(jiǎn)單易行
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同樣流量、揚程下,低速泵價(jià)格高、效率低
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一般很少采用
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(4)在泵進(jìn)口增加誘導輪
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簡(jiǎn)單易行
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泵的最大工作范圍有所縮小
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經(jīng)常采用
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(5)對葉片可調的混流泵、軸流泵,可采用調節葉片安裝角度的方法
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經(jīng)常采用
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(6)過(guò)流部件采用耐氣蝕的材料,如硬質(zhì)合金、磷青銅、18-8、CrNi鋼等
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泵的結構、性能曲線(xiàn)均不變
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材料成本上升
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經(jīng)常采用
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Experience
Quality
Case
Patent