一、氣蝕概念
汽蝕現(xiàn)象又稱空蝕現(xiàn)象、空泡現(xiàn)象。它是水力機械以及某些與液體有關(guān)的機器_的現(xiàn)象。汽蝕現(xiàn)象對水泵的損壞是很大的,在用戶設(shè)計選型中應(yīng)特別注意,例如,在鋼廠高爐沖渣水的溫度較高時,氣化壓力低,極易在吸入口位置發(fā)生汽化現(xiàn)象,因此在高爐沖渣系統(tǒng)中一般選用汽蝕性能好的渣漿泵。
二、汽蝕現(xiàn)象對離心泵本身的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面
1 、離心泵的汽蝕現(xiàn)象將會降低泵的流量、揚程和效率,隨汽蝕現(xiàn)象的發(fā)展,這種影響會逐漸加劇,當汽蝕區(qū)占據(jù)葉輪的整個過流通道時,_會使離心泵產(chǎn)生工況中斷,從而導致離心泵不能正常工作。
2 、離心泵的氣蝕現(xiàn)象將會引起泵的過流部件,特別是葉輪的背后產(chǎn)生斑點和溝槽,時間一長,_會使過流部件受到破壞,使葉片斷裂脫落,輕者會降低泵的工作性能指標,影響工作穩(wěn)定性,重者會破壞泵的正常工作。
3 、離心泵的氣蝕現(xiàn)象,將會造成整個機組及其連接管路的劇烈振動,產(chǎn)生噪音,機組的振動不僅會影響可拆零件的連接,影響泵的密封,而且還會造成材料疲勞破環(huán)等等,從而降低了離心泵正常運行的安全可靠性。
因此,提高離心泵的抗汽蝕性能是離心泵設(shè)計時不可少的一個重要方面,離心泵汽蝕性能的提高,除了能避免上述幾種主要不利影響外,還有利于離心泵機組的設(shè)計與運行,譬如:
1 、可以減輕輸水裝置系統(tǒng)設(shè)計時的困難
當離心泵具有很好的抗汽蝕性能時,可以增加吸入高度或降低灌水設(shè)備的建筑高度,這一點對于降低輸水裝置系統(tǒng)的成本,減輕裝置系統(tǒng)和離心泵本身性能設(shè)計時的困難,無疑會有很大意義。
2 、可以縮小離心泵的結(jié)構(gòu)尺寸
當離心泵具有很好的抗汽蝕性能時,可以提高工作轉(zhuǎn)速,充分采用高速度的原動機驅(qū)動,這樣_能夠使離心泵機組的外形尺寸輪廓尺寸縮小,重量大大減輕。這一點不僅可以減輕機組和裝置以及基建的投資,而且也能提高機組效率,為某些機組的運行調(diào)節(jié)提供了可能性。
3 、可以提高離心泵工作性能和可靠性
當離心泵具有很好的抗蝕性能時,可以避免由汽蝕引起的流量下降和輸入功率提高等對運行不利的現(xiàn)象,也避免了零部件的腐蝕和剝落,同時也不會導致機組振動和運行噪音,從而增加了機組運行的穩(wěn)定性和可靠性,也自然而然地延長了離心泵機組的使用壽命。
因此,我們在設(shè)計水泵時很有必要提高泵的抗汽蝕性能,一般來說,在進行離心泵設(shè)計時,除了應(yīng)該準確計算泵的汽蝕性能,以_在工作范圍內(nèi)不應(yīng)產(chǎn)生汽蝕外,還可以采用一些結(jié)構(gòu)與工藝措施來提高離心泵的汽蝕性能,在這一方面,通常所采用的方法有:
1 、在機組內(nèi)加置低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)的增壓泵以便為主泵提供較大的吸入壓力;
2 、采用良好的靜密封與動密封結(jié)構(gòu)以提高吸入管路密封性和防止吸入空氣;
3 、消除或減輕離心泵機組運行時的振動,排除外界振動的干擾;
4 、采用良好的抗腐蝕和抗侵蝕材料以增加過流部件的抗汽蝕性能;
5 、提高過流部件表面的加工精度和光潔度,以減小液流的磨擦損失;
6 、采用陰極保護法預(yù)防材料的抗汽蝕破環(huán);
7 、在離心泵進水管內(nèi)裝置射流泵或組成射流離心泵機組以提高吸入性能;
8 、正確地設(shè)計吸入接管和吸入管路以減少液流的阻力損失;采用合理的葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計以提高葉輪的抗汽蝕性能;
9 、在離心泵葉輪進口處加置誘導輪,以提高離心泵葉輪進口壓力。
三、提高汽蝕性能的方法
1 、采用抗磨蝕材料或覆蓋保護層
采用某些抗汽蝕破環(huán)性能良好的材料,可以在不同程度上減輕氣蝕破壞程度,提高離心泵的工作壽命。
通常采用的材料有:
( 1 )不銹鋼
在氣蝕條件下,不銹鋼具有良好的穩(wěn)定性,硬度越高,抗汽蝕破壞的穩(wěn)定性越好,是抗汽蝕性能的好材料。
( 2 )碳素鋼
碳素鋼的抗汽蝕性能不太好,但是如果采用淬火的方法來提高它的表面硬度,則可以使其在氣蝕條件下的穩(wěn)定性大為提高。
( 3 )合金
在可能情況下采用鈦合金、鎳合金、青銅合金,均可獲得優(yōu)良的抗汽蝕破環(huán)性能。此外,還可以采用在過流部件的表面加添保護層的方法來達到這個目的。
保護層可以做成如下形式:
a) 用硬質(zhì)合金鑄焊于以低碳鋼為基本過流部件的過流部件;
b) 用涂料、橡膠或不銹鋼等耐磨蝕、耐侵蝕材料噴吐于過流部件的表面;
c) 對過流部件的外表面進行局部淬火以提高硬度,從而增加抗汽蝕性能的穩(wěn)定性;
d) 采用環(huán)氧樹脂、酚酞樹脂等材料作為過流零售材料或修補材料會得到很好效果。
2 、提高過流表面的加工精度和光潔度
離心泵過流部件過流表面,特別是容易發(fā)生氣蝕部位的表面制造加工質(zhì)量、幾何形狀精度和表面光潔度等,對于離心泵的汽蝕性能會產(chǎn)生_影響。比較粗糙或不光潔 的過流部件,在流量較小的時候,由于邊界層較厚,不會對汽蝕性能有什么影響,但是在大流量情況下,會對氣蝕的開始點造成影響。
另外,比較粗糙或不光潔表面,在氣蝕條件條件下會引起應(yīng)力集中,從而加速材料的破壞。
過流部件幾何形狀和加工精度的誤差將會造成液體流動狀態(tài)的改變,如產(chǎn)生旋渦、撞擊和局部擴散,從而增加了產(chǎn)生汽蝕的機會,尤其是葉輪葉片進口附近的翼形幾何形狀、頭部尺寸、進口邊位置、葉輪與密封環(huán)或泵體之間的間隙大小等,都會對葉輪的抗汽蝕性能產(chǎn)生_的影響。
3 、正確的設(shè)計吸入接管和吸入管路
離心泵吸入接管和吸入管路內(nèi)的壓力通常都很低,如果它們的尺寸和形狀選擇不當,_容易在其內(nèi)發(fā)生汽蝕。因此,正確的設(shè)計吸入接管和吸入管路,以_液流在其內(nèi)具有_小的阻力損失,并使得液流在進入葉輪之前具有良好的流動性能,將對于提高離心泵的汽蝕性能具有很大意義。
首先,應(yīng)采用_短的吸入管路,使其結(jié)構(gòu)_為簡單和有利液體的流動,并且盡量減小不必要的管路附件,如彎頭、附件等。
還應(yīng)該正確地選擇吸入管路的直徑。吸入管徑過大,在小流量工況時會在其內(nèi)產(chǎn)生回流現(xiàn)象,而直徑過小的話,_會產(chǎn)生較大的吸入磨擦損失,這樣都會降低葉輪吸入 口的液體壓力,不利于汽蝕性能。吸入管徑對離心泵汽蝕性能的影響已被所進行的實驗所驗證,過小的吸入管徑將會導致離心泵汽蝕工況的提前產(chǎn)生,從而大大降低 了泵的可調(diào)性能。
吸入接管的尺寸和結(jié)構(gòu)對離心泵汽蝕性能的影響是_明顯的,因此_應(yīng)該予以重視。
4 、減輕離心泵機組運行時的振動
離心泵是一種旋轉(zhuǎn)機械,它在運行時或多或少的都會產(chǎn)生一些振動,有時候,外界的機械振動也會給離心泵的運行帶來影響,造成離心泵運行的附加振動。離心泵中液 體的氣蝕會導致機組的振動,反之,機組的振動也會影響離心泵的汽蝕性能降低,并且還會產(chǎn)生其他一些不利的影響,因此,應(yīng)該盡量減輕或消除離心泵機組運行時的振動,以_離心泵的水力性能和氣蝕性能。
除了采用適當措施消除或隔絕外界振動對泵的影響外,對于泵本身來說,通常所采取得減輕或消除運行振動的方法有:
( 1 )轉(zhuǎn)子平衡
( 2 )使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率遠離共振區(qū)
( 3 )合理進行軸承設(shè)計
( 4 )合理地進行離心泵過流部件的結(jié)構(gòu)
( 5 )安裝減振器
5 、采用合理的葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計
( 1 )加大葉輪頸部直徑
加大葉輪徑部直徑能提高_臨界汽蝕性能,進而提高泵的汽蝕性能。
( 2 )加大葉輪進口寬度
適當加寬葉輪葉片進口邊的流道寬度,能_離心泵的汽蝕性能。
( 3 )合理確定貫穿軸的直徑
在_強度等要求的情況下,減小貫穿軸的直徑并隨之使葉輪輪轂直徑減小,將會對離心泵的汽蝕性能帶來好處。
( 4 )合理采用葉片進口邊的位置與形狀
( 5 )在離心泵葉輪之前加置誘導輪
四、結(jié)束語
離心泵的汽蝕現(xiàn)象是一個普遍存在的現(xiàn)象,又較抽象而難以理解,本文的幾點總結(jié)希望能給讀者帶來幫助作用 。
冀公網(wǎng)安備13092802000180號