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離心泵在什么情況下會出現氣蝕問題?

類別:離心泵發布時間:2021.6.21

離心泵在工作的時候,離心泵輸送的液體壓力會隨著泵內液體從入口到葉輪入口的下降而下降。當葉片入口附近的液體壓力達到最低時,葉輪開始對液體做功,液體壓力上升。當葉輪葉片入口附近的最低壓力小于液體輸送溫度下的飽和蒸汽壓力時,液體就會發生汽化現象。同時溶解在液體內的氣體逸出,形成氣泡。當氣泡隨液體流到葉道內壓力較高處時,外面的液體壓力高于氣泡內的汽化壓力,則氣泡又重新凝結潰滅形成空穴,瞬間周圍的液體以極高的速度向空穴沖來,造成液體互相撞擊,使局部的壓力驟然增加。這種情況不僅阻礙了離心泵輸送的液體正常流動,而且當這些氣泡在葉輪壁面附近破裂的時候,液體會連續不斷的撞擊離心泵內壁表面。長期撞擊之下就會造成離心泵內壁的結構損壞和剝落。

如果氣泡內摻雜著一些化學氣體如氧氣,這些氣體就會借助氣泡凝結時放出的熱量(局部溫度可達200~300℃),還會形成熱電偶,產生電解,形成電化學腐蝕作用,更加速了金屬剝蝕的破壞速度。像這種液體汽化、凝結、沖擊、形成高壓、高溫、高頻沖擊負荷,造成金屬材料的機械剝裂與電化學腐蝕破壞的綜合現象稱為離心泵的汽蝕現象。
總之,當泵的輪入口稍后的位置,或者籠統地說泵內壓力最低點的壓力小于所輸送介質的飽和蒸汽壓時就會發生汽蝕現象。

一、什么是氣蝕?

氣蝕(cavitation),指金屬表面受到壓力大、頻率高的沖擊而剝蝕以及氣泡內夾帶的少量氧氣等活潑氣體對金屬表面的電化學腐蝕等,使葉輪表面呈現海面狀、魚鱗狀破壞的一種現象。

二、離心泵氣蝕的危害

離心泵的氣蝕現象就是離心泵的常見故障之一。泵一旦發生汽蝕,其流量和揚程性能不僅會下降,還會表現出噪聲、振動明顯偏高,嚴重時甚至會使泵中液流中斷,不能正常工作。汽蝕還會對泵的過流部件產生破壞,甚至影響管路系統。 產生氣蝕現象的原因有很多,例如離心泵產品質量有問題,操作人員的使用不當等。產品在出廠前會經過多道程序的質量檢測,所以人為因素的影響比例更大。在工作狀態下,離心泵的工作環境及操作因素的影響,占到離心泵發生氣蝕現象比例的絕大部分。

汽蝕會影響離心泵的正常運行,引發許多嚴重后果。

  • 汽蝕致使離心泵的性能下降
    離心泵是通過葉輪的旋轉將能量傳遞給介質,轉化為介質的壓力能,但汽蝕會對葉輪和液體之間的能量傳遞造成嚴重干擾。當汽蝕發生時會在介質中產生大量的氣泡,堵塞了葉輪流道,并在局部產生漩渦,增大流動損失,使泵的流量、揚程和效率均有所下降,嚴重時還會導致斷流,使離心泵無法正常工作。
  • 汽蝕會損壞過流部件
    在離心泵的過流部件中葉輪是受汽蝕影響最大的零件,當發生汽蝕時,金屬材料表面會逐漸產生許多小麻點,繼而麻點不斷發展擴大呈蜂窩狀、溝槽狀,嚴重時就會形成穿孔,甚至造成葉輪的斷裂,嚴重影響泵的使用壽命。
  • 汽蝕致使泵產生噪音與振動
    當發生汽蝕時,高頻的液體相互撞擊會產生各種噪音,嚴重時泵內會發出噼噼啪啪的爆炸聲,同時誘發泵機組的振動,而泵機組的振動又會加速氣泡的產生與破裂。當液擊的頻率與泵機組的固有頻率相同時,就會發生強烈的汽蝕共振,使振幅迅速增大,此時若要保護離心泵不會發生更大的破壞,就必須立即停車檢查。

三、氣蝕產生的發生過程及原因?

1、氣蝕產生的過程。

離心泵在工作的時候,離心泵輸送的液體壓力,會隨著泵內液體從入口到葉輪入口下降而下降。當葉片入口附近的液體壓力達到最低的時候,葉輪開始對液體做功,液體壓力開始上升。 當葉輪葉片入口附近的最低壓力小于液體輸送溫度下的飽和蒸汽壓力時,液體就會發生汽化的現象。同時溶解在液體內的氣體也逸出,它們形成氣泡。 當氣泡隨液體流到葉道內壓力較高處時,外面的液體壓力高于氣泡內的汽化壓力,則氣泡又重新凝結潰滅形成空穴,瞬間內周圍的液體以極高的速度向空穴沖來,造成液體互相撞擊,使局部的壓力突然增加。 這樣,不僅阻礙了離心泵輸送的液體正常流動。而且當這些氣泡在葉輪壁面附近破裂的時候,則液體就會連續不斷地撞擊離心泵的內壁表面。長期的撞擊之下就會造成離心泵內壁的結構損壞和剝落。 如果氣泡內摻雜著一些化學氣體例如氧氣,這些氣體就會借助氣泡凝結時放出的熱量(局部溫度可達200~300℃),還會形成熱電偶,產生電解,形成電化學腐蝕作用,更加速了金屬剝蝕的破壞速度。 像這種液體汽化、凝結、沖擊、形成高壓、高溫、高頻沖擊負荷,造成金屬材料的機械剝裂與電化學腐蝕破壞的綜合現象稱為離心泵的汽蝕現象。汽蝕發生時,由機械剝蝕與化學腐蝕的共同作用,致使材料受到破壞,還會出現噪聲和振動。汽蝕發展嚴重時,大量氣泡的存在會堵塞流道的截面,減少流體從葉輪獲得的能量,導致泵中液體中斷,不能正常工作。

2、氣蝕發生的原因?

一句話:當泵的輪入口稍后的位置,或者籠統地說泵內壓力最低點的壓力小于所輸送介質的飽和蒸 汽壓時就會發生汽蝕現象。
用專業的語言:當泵的汽蝕余量NPSHr大于裝置的汽蝕余量NPSHa時,就會發生汽蝕現象。

具體到實際運行中有:

  • 泵入口的液氣壓力突然下降,達到或低于飽和溫度下的壓力,液體汽化。
  • 泵入口進入空氣,或者泵入口流量突降。
  • 調整操作不當,導致出口流量急劇減小。
  • 泵的安裝高度不足
  • 低流量時再循環門未及時打開。
  • 除氧器,凝汽器及水箱液位過低。

四,氣蝕的處理措施。

防止措施:

  • 適當加大泵入口直徑和葉輪入口直徑,降低泵入口液體流速,降低NPSHr?;蛘咧苯硬捎秒p吸葉輪,因雙吸葉輪相當于兩個單吸葉輪的入口面積,同樣流量條件進口流速可降低一倍。
  • 將葉片頭部背面修薄,改善葉片入口排擠,降低NPSHr?;蚣友b誘導輪,使液體進入葉輪前增加了一定壓力能。
  • 泵選型時,遇到裝置汽蝕余量低或介質易汽化時,泵盡可能采用低轉速。
  • 管路系統設計時,泵的吸上高度盡可能低,條件許可就采用倒灌。配管時,適當縮短吸入管長度、增大吸入管徑,在吸入路盡量減少不必要的閥門、彎頭數量,以減少吸入管的管路損失。
  • 泵在接近汽蝕的狀態下工作,如采用組織致密的抗汽蝕材料(銅合金、不銹鋼等) 制造泵葉輪可以延長葉輪壽命。如用壓延的鋼板焊接的葉輪較鑄造的葉輪抗汽蝕能力強。也可以利用非金屬涂料采用環氧樹脂、尼龍、聚胺脂等對葉輪進行涂層處理。
  • 對易汽化介質,做好管路的保溫降溫,避免所輸送液體的溫度升高。
  • 泵出現汽蝕又無法改變其工藝條件時,可在泵入口加裝一個噴嘴,利用泵出口壓力,使其高壓液體回饋,以增大泵入口壓力,減小汽蝕的可能性。
  • 泵在運行過程中,應利用泵出口閥控制流量在合理的范圍。泵偏大流量運行時最容易出現汽蝕現象。操作中,不允許用吸入管路閥門來調節流量。
  • 凝結水泵,給水泵低流量時及時檢查再循環門開啟。
  • 保持較高的除氧器,凝汽器,水箱的水位 ,設置低水位自動停泵保護。

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