水泵的汽蝕現象及防治措施
1.水泵汽蝕的概念
水泵運行過程中,如果泵內液體局部位置的壓力降低到水的飽和蒸汽壓力(液化壓力)時,水就開始汽化生成大量的汽泡,汽泡隨水流向前運動,流入壓力較高的部位時,迅速凝結,潰滅。泵內水流中汽泡的生成,潰滅過程涉及許多物理,化學現象,并產生噪音,振動和對過流部件材料的侵蝕作用。這些現象統稱為水泵的汽蝕現象。
1.1水泵汽蝕的類型:
1)葉面汽蝕:水泵安裝過高,或流量偏離設計流量時,產生的汽蝕現象,其汽泡的形成和潰滅基本上發生在葉片的正面和反面。
2)間隙汽蝕:在離心泵密封環與葉輪外緣的間隙處,由于葉輪進出水側的壓力差很大,導致高速回流,造成局部壓降,引起間隙汽蝕,軸流泵葉片外緣與泵殼之間很小的間隙內,在葉片正反面壓力差的作用下,也因間隙中的反向流速大,壓力降低,在泵殼對應葉片外緣部位引起間隙汽蝕。
3)水流經過泵內粗糙凹凸不平的內壁面和過流部件時。在凸出物下游發生的汽蝕,稱為粗糙汽蝕。
1.2汽蝕的危害:
1)使水泵性能惡化。泵內發生汽蝕時,大量的汽泡破壞了水流的正常流動規律,流道內過流面積減小,流動方向改變,從而葉輪和水流之間能量交換的穩定性遭到破壞,能源損失增加,從而引起水泵流量,揚程和效率的迅速下降,甚至達到斷流狀態。
2)損壞過流部件。當汽泡被水流帶到高壓區迅速凝結,潰滅時,汽泡周圍的水流質點高速地向汽泡中心集中,產生強烈的沖擊。如果汽泡在過流部件附近潰滅,就形成對過流部件的打擊,容易引起過流部件的塑性變形和局部硬化,產生疲勞,性能變脆,很快就會發生裂紋與剝落,形成窩蜂狀孔洞。
振動和噪音。在汽泡凝結潰滅時,產生壓力瞬時升高和水流質點間的撞擊以及對泵殼和葉輪的打架,使水泵產生噪音和振動現象。當汽蝕振動頻率與水泵自振頻率接近時,會引起共振,從而導致整個機組甚至整個泵房振動。在這種情況下,機組就不應該繼續工作了。
2.汽蝕余量的概念
要使泵內不發生汽蝕,至少應使泵內水流的最低壓力高于水在該溫度下的汽化壓力。那么,在泵進口處的水流除壓力水頭要高于汽化壓力水頭外,水流的總水頭應比汽化壓力水頭有多少富余,才能保證泵內不發生汽蝕,這個水頭富余量稱為汽蝕余量,用NPSH或表示。
汽蝕余量的表達式如下
(1)式中:
------------泵進口處水流的絕對壓力
------------泵進口斷面水流的平均流速
------------所抽水溫度的汽化壓力
------------水的比重
NPSH------------汽蝕余量
2.1四種汽蝕余量的定義
1)有效汽蝕余量
有效汽蝕余量是水流從進水池經吸水管到達泵進口時,單位重量的水所具有的總水頭減去相應水溫的汽化壓力水頭后的剩余水頭,是由水泵的安裝條件所確定的汽蝕余量。
計算公式如下:
?僅與進水池水面的大氣壓力,泵的吸水高度(或淹沒深度),吸水管的水頭損失和水溫有關。
2)必需汽蝕余量
對于給定的泵,在給定的轉速和流量下,保證泵內不發生汽蝕,必須具有(即需要的)汽蝕余量,通常由泵制造廠規定。用表示。
計算公式如下:
式中
---------絕對流速變化及水力損失引起的壓頭降低系數,一般情況下=1.1~1.2
---------相對流速變化及繞流葉片頭部引起的壓降系數,其值與入流方向關系密切,在設計工況無沖擊入流時,=0.3~0.4
在非設計工況值增大且為變數。
?反映了水流進入泵后,在未被葉輪增加能量之前,因流速變化和水利損失而導致的壓力能頭降低的程度。影響的主要因素是泵進水室,葉輪進口的幾何形狀和流速。而與吸水管,大氣壓力,液體的性質等因素無關。
3)臨界汽蝕余量
汽蝕安全量等于零,水開始汽化,泵內即開始發生汽蝕。在這種臨界狀態下的汽蝕余量稱為臨界汽蝕余量,用表示。臨界汽蝕余量目前仍采用實驗的方法確定。國標規定在給定的流量下,在葉輪(如多級泵則為第一級葉輪)內引起揚程或效率下降(其中k為型式數)時的(NPSH)值;或者在給定的揚程下,引起泵流量或效率下降時的(NPSH)值為值。
4)允許汽蝕余量
允許汽蝕余量是為了保證泵內不發生汽蝕,根據實踐經驗認為規定的汽蝕余量,可知泵內開始發生汽蝕的條件是
對一般清水泵留0.3m作為安全余量,即
對于大型泵的常用下式計算:
2.2水泵汽蝕的基本關系式:
泵內不發生汽蝕時:
泵內開始發生汽蝕時:
泵內發生嚴重汽蝕時:
有效汽蝕余量越大越不容易汽蝕
必需汽蝕余量越小說明泵內的壓降越小,汽蝕安全量越大,越不容易發生汽蝕,所以泵的吸水性能越好,或者說抗汽蝕性能效果越強。
泵在運行中不產生汽蝕的條件是:使有效汽蝕余量不小于允許汽蝕余量。即:
3.減輕和防止汽蝕的方法和措施:
水泵的汽蝕是由水泵本身的汽蝕性能和抽水裝置的使用條件決定的,水泵運行過程中,一定程度的汽蝕總是存在的。所以,提高泵的抗汽蝕性能,設計良好的吸水裝置,就成為預防水泵發生汽蝕的最重要的措施。
3.1提高水泵抗汽蝕性能的措施
1)選擇適宜的進水部分幾何形狀和參數。
泵進口部分的幾何形狀和參數,直接影響其中水流速度的變化和水力損失。因此,選擇水流漸變過程的進水室幾何形狀和參數,對提高水泵的汽蝕性能,有重要的作用。
2)采用雙吸式或降低轉速。
雙吸泵或低轉速泵,雖然不能提高汽蝕比轉速C值,但是可以有效的降低泵的汽蝕余量。因此在泵的設計中,當采用提高C值的措施仍不能滿足使用要求時,常采用雙吸泵或降低轉速的方法解決泵的汽蝕問題。
3)加設誘導輪,制造超汽蝕泵,在離心泵的葉輪前面加設誘導輪。這樣可以提高葉輪進口處的壓力,提高泵的抗汽蝕性能。但誘導輪有使水泵性能不穩的缺點,尚須對其進行深入的探討和研究。
4)選用抗汽蝕性能較強的材料,如鑄錳,青銅,不銹鋼,合金鋼等制造葉輪,或用聚合物涂覆或噴鍍過流部件的表面;精加工過流部件的表面,降低粗糙度,提高光潔度等,均可減輕汽蝕危害。
3.2設計良好的吸水裝置
1)充分考慮到水泵工作中可能遇到的各種工況,合理的確定安裝高程,對防止汽蝕具有重要意義。
2)適當的加大吸水管徑,盡量減少吸水管的水頭損失,并使泵進口的水流平順,斷面流速分布均勻。
3)設計水流條件良好的前池,進水池,不僅是可以減少池中的水位降落,而且使進入葉輪水流的速度和壓力分布均勻。這一點對大口徑,短吸水管的泵尤為重要。
3.3運行管理中應注意的問題
1)盡量使水泵在額定工況(及其附近)運行,使水泵在實際運行中值最小。必要時可采用降速甚至閘閥調節來實現。
2)控制水泵的實際轉速不高于其額定轉速。
3)泵在運行中發生汽蝕時,在吸水側充入少量空氣,能減弱或消除汽蝕產生的噪音和振動,減輕或避免汽蝕的危害。
篇2:水泵的汽蝕現象及防治措施
1.水泵汽蝕的概念
水泵運行過程中,如果泵內液體局部位置的壓力降低到水的飽和蒸汽壓力(液化壓力)時,水就開始汽化生成大量的汽泡,汽泡隨水流向前運動,流入壓力較高的部位時,迅速凝結,潰滅。泵內水流中汽泡的生成,潰滅過程涉及許多物理,化學現象,并產生噪音,振動和對過流部件材料的侵蝕作用。這些現象統稱為水泵的汽蝕現象。
1.1水泵汽蝕的類型:
1)葉面汽蝕:水泵安裝過高,或流量偏離設計流量時,產生的汽蝕現象,其汽泡的形成和潰滅基本上發生在葉片的正面和反面。
2)間隙汽蝕:在離心泵密封環與葉輪外緣的間隙處,由于葉輪進出水側的壓力差很大,導致高速回流,造成局部壓降,引起間隙汽蝕,軸流泵葉片外緣與泵殼之間很小的間隙內,在葉片正反面壓力差的作用下,也因間隙中的反向流速大,壓力降低,在泵殼對應葉片外緣部位引起間隙汽蝕。
3)水流經過泵內粗糙凹凸不平的內壁面和過流部件時。在凸出物下游發生的汽蝕,稱為粗糙汽蝕。
1.2汽蝕的危害:
1)使水泵性能惡化。泵內發生汽蝕時,大量的汽泡破壞了水流的正常流動規律,流道內過流面積減小,流動方向改變,從而葉輪和水流之間能量交換的穩定性遭到破壞,能源損失增加,從而引起水泵流量,揚程和效率的迅速下降,甚至達到斷流狀態。
2)損壞過流部件。當汽泡被水流帶到高壓區迅速凝結,潰滅時,汽泡周圍的水流質點高速地向汽泡中心集中,產生強烈的沖擊。如果汽泡在過流部件附近潰滅,就形成對過流部件的打擊,容易引起過流部件的塑性變形和局部硬化,產生疲勞,性能變脆,很快就會發生裂紋與剝落,形成窩蜂狀孔洞。
振動和噪音。在汽泡凝結潰滅時,產生壓力瞬時升高和水流質點間的撞擊以及對泵殼和葉輪的打架,使水泵產生噪音和振動現象。當汽蝕振動頻率與水泵自振頻率接近時,會引起共振,從而導致整個機組甚至整個泵房振動。在這種情況下,機組就不應該繼續工作了。
2.汽蝕余量的概念
要使泵內不發生汽蝕,至少應使泵內水流的最低壓力高于水在該溫度下的汽化壓力。那么,在泵進口處的水流除壓力水頭要高于汽化壓力水頭外,水流的總水頭應比汽化壓力水頭有多少富余,才能保證泵內不發生汽蝕,這個水頭富余量稱為汽蝕余量,用NPSH或表示。
汽蝕余量的表達式如下
(1)式中:
------------泵進口處水流的絕對壓力
------------泵進口斷面水流的平均流速
------------所抽水溫度的汽化壓力
------------水的比重
NPSH------------汽蝕余量
2.1四種汽蝕余量的定義
1)有效汽蝕余量
有效汽蝕余量是水流從進水池經吸水管到達泵進口時,單位重量的水所具有的總水頭減去相應水溫的汽化壓力水頭后的剩余水頭,是由水泵的安裝條件所確定的汽蝕余量。
計算公式如下:
?僅與進水池水面的大氣壓力,泵的吸水高度(或淹沒深度),吸水管的水頭損失和水溫有關。
2)必需汽蝕余量
對于給定的泵,在給定的轉速和流量下,保證泵內不發生汽蝕,必須具有(即需要的)汽蝕余量,通常由泵制造廠規定。用表示。
計算公式如下:
式中
---------絕對流速變化及水力損失引起的壓頭降低系數,一般情況下=1.1~1.2
---------相對流速變化及繞流葉片頭部引起的壓降系數,其值與入流方向關系密切,在設計工況無沖擊入流時,=0.3~0.4
在非設計工況值增大且為變數。
?反映了水流進入泵后,在未被葉輪增加能量之前,因流速變化和水利損失而導致的壓力能頭降低的程度。影響的主要因素是泵進水室,葉輪進口的幾何形狀和流速。而與吸水管,大氣壓力,液體的性質等因素無關。
3)臨界汽蝕余量
汽蝕安全量等于零,水開始汽化,泵內即開始發生汽蝕。在這種臨界狀態下的汽蝕余量稱為臨界汽蝕余量,用表示。臨界汽蝕余量目前仍采用實驗的方法確定。國標規定在給定的流量下,在葉輪(如多級泵則為第一級葉輪)內引起揚程或效率下降(其中k為型式數)時的(NPSH)值;或者在給定的揚程下,引起泵流量或效率下降時的(NPSH)值為值。
4)允許汽蝕余量
允許汽蝕余量是為了保證泵內不發生汽蝕,根據實踐經驗認為規定的汽蝕余量,可知泵內開始發生汽蝕的條件是
對一般清水泵留0.3m作為安全余量,即
對于大型泵的常用下式計算:
2.2水泵汽蝕的基本關系式:
泵內不發生汽蝕時:
泵內開始發生汽蝕時:
泵內發生嚴重汽蝕時:
有效汽蝕余量越大越不容易汽蝕
必需汽蝕余量越小說明泵內的壓降越小,汽蝕安全量越大,越不容易發生汽蝕,所以泵的吸水性能越好,或者說抗汽蝕性能效果越強。
泵在運行中不產生汽蝕的條件是:使有效汽蝕余量不小于允許汽蝕余量。即:
3.減輕和防止汽蝕的方法和措施:
水泵的汽蝕是由水泵本身的汽蝕性能和抽水裝置的使用條件決定的,水泵運行過程中,一定程度的汽蝕總是存在的。所以,提高泵的抗汽蝕性能,設計良好的吸水裝置,就成為預防水泵發生汽蝕的最重要的措施。
3.1提高水泵抗汽蝕性能的措施
1)選擇適宜的進水部分幾何形狀和參數。
泵進口部分的幾何形狀和參數,直接影響其中水流速度的變化和水力損失。因此,選擇水流漸變過程的進水室幾何形狀和參數,對提高水泵的汽蝕性能,有重要的作用。
2)采用雙吸式或降低轉速。
雙吸泵或低轉速泵,雖然不能提高汽蝕比轉速C值,但是可以有效的降低泵的汽蝕余量。因此在泵的設計中,當采用提高C值的措施仍不能滿足使用要求時,常采用雙吸泵或降低轉速的方法解決泵的汽蝕問題。
3)加設誘導輪,制造超汽蝕泵,在離心泵的葉輪前面加設誘導輪。這樣可以提高葉輪進口處的壓力,提高泵的抗汽蝕性能。但誘導輪有使水泵性能不穩的缺點,尚須對其進行深入的探討和研究。
4)選用抗汽蝕性能較強的材料,如鑄錳,青銅,不銹鋼,合金鋼等制造葉輪,或用聚合物涂覆或噴鍍過流部件的表面;精加工過流部件的表面,降低粗糙度,提高光潔度等,均可減輕汽蝕危害。
3.2設計良好的吸水裝置
1)充分考慮到水泵工作中可能遇到的各種工況,合理的確定安裝高程,對防止汽蝕具有重要意義。
2)適當的加大吸水管徑,盡量減少吸水管的水頭損失,并使泵進口的水流平順,斷面流速分布均勻。
3)設計水流條件良好的前池,進水池,不僅是可以減少池中的水位降落,而且使進入葉輪水流的速度和壓力分布均勻。這一點對大口徑,短吸水管的泵尤為重要。
3.3運行管理中應注意的問題
1)盡量使水泵在額定工況(及其附近)運行,使水泵在實際運行中值最小。必要時可采用降速甚至閘閥調節來實現。
2)控制水泵的實際轉速不高于其額定轉速。
3)泵在運行中發生汽蝕時,在吸水側充入少量空氣,能減弱或消除汽蝕產生的噪音和振動,減輕或避免汽蝕的危害。
篇3:水泵汽蝕原因分析及防護措施
水泵汽蝕產生的原因
液體在泵內流動時,若局部壓力低于一定值,液體內的雜質、微小固體顆?；蛞后w與固體接觸面的縫中存在的氣泡或汽核,會迅速生成人眼可見的氣泡或汽泡,為簡化起見,把汽、氣核統稱為氣核。氣泡流稱為空泡。
氣核進入低壓區生成為空泡,空泡隨液流到達壓力較高區域時,受到周圍液體的壓縮,并經過反彈膨脹,直到最后破滅,破滅對水泵產生的危害,稱為汽蝕。
1.進入流道尺寸設計不合理。如解臺站進水流道為開敞式半圓形后壁,因喇叭管后壁距偏大,進水流道寬度偏小,進水流道內水流表面流態紊亂,形成渦流和回流,造成水力損失增加,把大量的氣體帶入泵體,加劇了水泵的汽蝕。
2.喇叭管懸高大,低水位運行。解臺抽水站設計流道底板高程22.5米,葉輪中心高24.02米,喇叭管懸高1.0米,設計下游最低抽水位25.5米,葉輪中心臨界淹沒水深為1.5米,因急需用水及攔污柵雜物阻水,造成長期低水位運行,增加了泵體的汽蝕。
3.解臺抽水站選用了36ZLB——100型軸流泵配用JSL14—10立式異步電動機,設計揚程5.5米,凈揚程5米,根據運行資料,有時達5.5米以上,這樣水泵的設計揚程滿足不了實際運行要求,水泵在偏離設計工況下運行,加大了流液進口沖角,使葉片背面產生旋渦發生汽蝕。
防止水泵發生汽蝕的措施
欲防止發生汽蝕必須提高NPSHa,使NPSHa>NPSHr可防止發生汽蝕的措施如下:
1.減小幾何吸上高度hg(或增加幾何倒灌高度);
2.減小吸入損失hc,為此可以設法增加管徑,盡量減小管路長度,彎頭和附件等;
3.防止長時間在大流量下運行;
4.在同樣轉速和流量下,采用雙吸泵,因減小進口流速、泵不易發生汽蝕;
5.泵發生汽蝕時,應把流量調小或降速運行;
6.泵吸水池的情況對泵汽蝕有重要影響;
7.對于在苛刻條件下運行的泵,為避免汽蝕破壞,可使用耐汽蝕材料。