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水泵的汽蚀

发布者:admin 发布时间:2015/9/19 阅读:5023次【字体:

 水泵的汽蚀产生的危害是非常大的,一定要注意防范措施。来跟着小编一起来看看洛阳水泵是如何防范的吧。

 一)水泵汽蚀的产生和危害1、水泵汽蚀的产生过程当水泵流道中的液体流动到某处的压力等于或低于相应的汽化压力Pv时,液体会发生汽化产生大量汽泡,当汽泡流动到高压区,在高压作用下迅速凝结而破裂,对流道表面材料形成极大的、反复的冲击,造成疲劳侵蚀或剥蚀,即为水泵汽蚀的产生过程。
  2水泵汽蚀的危害① 噪声和振动水泵发生汽蚀过程中,从水泵吸入口(低压区域)到出水口(高压区域),大量的汽泡将不断地产生、发展、凝结、破裂所带来的反复不断高速的冲击和极大的脉动力,会伴随着会引起严重的噪声和剧烈的振动。
  ② 对水泵材料产生破坏由于大量汽泡不断地产生、破裂带来高速冲击,形成极大脉动冲击力,反复不断作用在水泵流道表面,所谓“滴水穿石”,金属材料常常由于经受不起这种严峻考验而产生破坏或失效③ 水力性能大幅下降水泵发生汽蚀时由于大量汽泡堵塞流道的过流截面而使流量下降(流道越小越严重),同时改变了水流速度和方向,降低了流体从叶轮叶片所获能量,大大减小了水泵的扬程(二) 水泵的汽蚀余量水泵是否会发生汽蚀,是关系到系统和设备能否正常运行和使用寿命,甚至是否会出现人身事故的大事。因此要在系统和设备的设计规划阶段做出正确分析判断,就必须从系统与设备两方面进行综合分析与研究①由水泵吸入装置系统确定的有效余量⊿ha(m):
  水泵吸入口处单位重量液体所具有超过其汽化压力的富余能量值,其值取决于水泵吸入装置的阻力损失特性。显然⊿ha越大约好。
  ②由水泵入口流道自身确定的必需余量⊿hr(m) :
  水泵吸入口处与水泵进口流道内的压力最低点处的压差,其值取决于水泵入口流道自身的阻力损失特性,显然⊿hr越小约好。
  ③由水泵自身和吸入装置系统共同确定的汽蚀余量⊿h(m) :
  可见,水泵是否容易发生汽蚀(即⊿h的大小)是由系统与水泵共同决定的。
  结论:有效余量⊿ha与必需余量⊿hr之间的关系:有效余量⊿ha-Q曲线与必需余量⊿hr-Q的交点为发生汽蚀的临界点,其左侧为安全区,右侧为汽蚀区水泵系统的各种主要运行条件变化对系统有效汽蚀余量Δha影响:
  ① 流量对系统有效汽蚀余量Δha影响当流量发生变化,而其他条件不变时,由于吸入管路中的流动损失hw与流量的平方成正比。如图所示,当流量增大时Δha减小,发生汽蚀的可能性增加。
  ② 工作介质温度对系统有效汽蚀余量Δha影响泵所输送工作介质的温度发生变化,而其它条件不变时,由于对应的汽化压力P v与工作介质的温度成正比,所以当水泵所输送工作介质的温度增大时,P v随之增大,导致系统有效汽蚀余量Δha减小,发生汽蚀的可能性增加。
  ③ 吸入水面高度对系统有效汽蚀余量Δha影响水泵吸入口与水面之间的吸入高度Hg越大入口压力越低,发生汽蚀的可能性越大。
  水泵吸入口与水面之间的倒灌高度Hg越大,水泵入口压力越高,发生汽蚀的可能性越小。
  ④ 吸入水面压力对系统有效汽蚀余量Δha影响当水泵从高于它的容器进水时,容器内的吸入水面压力P e越大,则水泵入口压力越高,发生汽蚀的可能性越小。
  必需汽蚀余量Δhr 随着水泵流量的增加,呈一条逐渐上升曲线。即流量越大,水泵入口至叶片进口处的压降越大,也就越容易发生汽蚀。
  (3)有效汽蚀余量与必需汽蚀余量的关系可见,水泵是否容易发生汽蚀是由系统的有效汽蚀余量特性与水泵自身的必需汽蚀余量特性共同决定的。
  如所示,随着水泵流量的增加,当水泵的必需汽蚀余量≥水泵系统的有效汽蚀余量时,将会发生汽蚀。图中两条曲线的交点称为临界汽蚀状态点,所对应的流量Q v c称为临界流量。
  所以,管网系统确定后调节流量工况时,应使水泵自身的必需余量尽可能越小越好。为避免发生汽蚀要求:
  ⊿ha -⊿hr ≥0当:⊿ha =⊿hr = ⊿h c (⊿h c──临界汽蚀余量)即为发生汽蚀的临界点。
  通常国标规定将临界汽蚀余量⊿h c加一个安全余量,即得允许汽蚀余量:
  [⊿h]=(1.1~1.3)⊿hc或[⊿h ]= ⊿h c+K,一般取:K=0.3(4)根据允许汽蚀余量确定泵的安装高度Hg以往国内的用户通常根据水泵生产厂所给出的,通过试验测得水泵进口在不同流量下,所对应的相对压力──真空度H s(也称真空高度),来确定水泵的允许安装高度:
  为了使用的方便,现在已越来越提倡采用水泵的允许汽蚀余量,来确定泵的允许安装高度。
  (三) 水泵抗汽蚀性能的改进1.水泵自身抗汽蚀性能的提高(1)合理设计叶轮进口几何尺寸尽可能地降低叶轮进口流速,将有利于提高泵的抗汽蚀性能:
  ①增大叶轮入口直径②增大叶轮入口宽度(2)改进水泵的结构形式改进水泵的结构形式也是提高汽蚀性能的有效手段之一,如将单吸叶轮改进为双吸式叶轮,使水泵叶轮进口的流量减小一半,降低了进口流速,能够大大提高水泵的抗汽蚀性能。
  (3)水泵叶轮盖板形线的优化(1)无前盖板“半开式”叶轮无前盖板“半开式”叶轮,进口局部损失大,进口压降大,汽蚀余量Δh 小,这类叶轮水力效率低,优点是工艺结构简单,强度得到一定改善。
  (2)平面盖板封闭式叶轮平面盖板封闭式叶轮,进口局部损失得到一定改善,减小了水泵进口压降,汽蚀余量Δh有所上升。
  (3)曲面盖板封闭式叶轮优化设计的曲面盖板封闭式叶轮,更加减小了进口局部损失,进口压降进一步降低,汽蚀余量Δh更大,但其缺点是工艺性和强度相对降低。
  (4)叶轮叶片进口边的加长与扭曲前述各项参数初定后,叶轮叶片进口边形位参数设计合理与否,对水泵抗汽蚀性能也起着较大的作用。
  当叶片进口边过于靠近出口,其长度变小、各点的径向尺寸变大导致进口速度增加,如果将其尽量向吸入方向延伸,能够使进口边加长、减小径向尺寸而降低进口速度。
  此外采用扭曲形的进口将能够减小进口处的冲击损失,起到进一步改善水泵的汽蚀性能的作用。
  (5)强化叶轮材料的抗汽蚀性能“水向高处流”是水泵的重要功能之一,所以为了最大限度地发挥水泵的“举高”作用,水泵在许多情况下都是运行在“汽蚀潜伏”的临界状态下的,虽然这种情况下汽泡数量并不多,对流道阻塞不大,水泵仍可以处于正常运行状态,但由于“滴水穿石”,对水泵材料的破坏作用仍将影响其正常的使用寿命。
  经大量试验和现场实际应用证明,无论是金属或非金属材料都会产生汽蚀破坏,只是程度不同而已,所以对于需要经常处于“汽蚀潜伏”的临界状态下运行的水泵,应该选用耐磨、耐冲击、耐腐蚀性能比较好的高镍铬合金钢、铝青铜、铝铁青铜、磷青铜等材料来制作。
  (6)提高叶轮叶片的表面质量经大量试验和现场实际应用还证明,叶轮叶片表面的粗糙程度对汽泡的产生和材料表面的破坏速度也具有较大的影响。光洁度较高(或者称为粗糙度较低)的表面,对汽泡的诱发能力最小,而材料表面越粗糙,则越容易诱发汽泡的产生和发展。此外,由于材料表面越粗糙,在汽蚀产生过程中巨大的冲击力作用下,更容易产生应力集中而加快材料的失效速度,从而大大降低了水泵的运行和使用寿命。
  2.水泵吸入装置有效汽蚀余量的提高(1)吸入段阻力损失的降低(2)吸入或倒灌高度合理设计(3)前置增压设备或部件的应用(4)超汽蚀型水泵的研究与开发(1)吸入段阻力损失的降低①降低水泵的吸入高度;②减小水平进口管路的长度;③尽量增大进口管路的直径;④提高吸入管道材料的表面质量;⑤减少进口管路弯管和变径等;⑥除底阀外尽量不将调节阀门设置在进口管路上。
  (2)吸入或倒灌高度的合理设计①在满足实际“举高”所需扬程的条件下,尽可能合理地减小水泵的吸入高度。
  ②在满足系统的经济性要求和安装高度允许的条件下,尽可能合理地增大水泵的倒灌高度。
  (3)前置增压设备或部件的应用① 前置诱导轮② 双重翼叶轮③ 前置泵:主泵前设置一台底速增压泵

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