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葉片泵汽蝕的研究與預防

作者:tiantian????來源:www.huli178.com????發布時間:2018-09-11 13:49????瀏覽量:

一、前言

  葉片泵是廣泛應用于生產和生活當中的設備,而汽蝕是葉片泵類產品中廣泛存在的現象,它對葉片泵的損壞是非常嚴重,嚴重影響水泵的使用壽命,給社會造成了不可低估浪費,甚至造成安全生產事故。因此有必要對葉片泵的汽蝕加以研究,預防汽蝕的發生,或盡可能地降低汽蝕造成的影響。

二、汽蝕產生的原因

  下面就簡單地介紹一下汽蝕是怎樣產生的。簡單的說就是泵內在某處的壓力降到低于該溫度下的飽和蒸汽壓力,則該液體中就有氣泡產生,同時溶解于水中的氣體也會析出,此時分離出來的蒸汽與氣體的氣泡,被流動的液體送到高壓區,在該處迅速破滅(此時延續的時間T≤0.001s),同時伴隨有壓力過度升高,從而使這一過程具有破滅的一切特征,這樣產生的沖擊現象很快依次傳開,從而使緊靠被侵蝕表面的汽泡,以及在孔穴(微孔,斷口,裂紋等)中的氣泡都發生破滅,這樣強度較低的地方就會產生裂紋。由氣泡破滅而造成的對表面的轟擊,使緊靠汽蝕區的材料層產生振動,甚至損壞。

1、汽蝕產生原因

  產生汽蝕主要有以下幾點可能原因:

  1)吸入高度過高或灌注高度太低。

  2)超出額定流量,因而泵內流速升高而壓力下降。

  3)從運動學上看,流線方向不正確,流動方向急劇改變以及葉輪進口處液流不均勻。

  汽蝕的形成取決于泵的吸入區的運行情況,吸入條件的變化會直接影響汽蝕發生甚至連續發生。

2、汽蝕破壞位置

  葉輪的葉片以及泵內過流部分的壁都有可能因腐蝕、侵蝕和汽蝕而受到破壞,根據多年對各種葉片泵的觀察,對受破壞的地點觀察及其在泵內流道的位置,總結出受汽蝕破壞的位置是氣泡破滅位置再向流動方向移動一點距離的地方。

  在汽蝕的初級階段,氣泡的破滅在葉輪的范圍內就已經結束。汽蝕的擴展階段,大多數氣泡在葉輪的范圍內就已經破滅,其余的會延續到導葉、蝸殼甚至多級泵的下一級,氣泡在該處破滅,并引起該處汽蝕破壞的發生。

葉片泵汽蝕現象

  1)離心泵汽蝕引起的破壞(見圖1),破壞點不僅限于葉片上,而且在葉輪的蓋板上a處,最低壓區處于葉輪的葉片背面緊靠進口處b處,該處的壓力突然升高,會促成汽蝕現象。在汽蝕現象嚴重時,葉片出口處、泵的隔舌處以及使液體產生預旋的誘導輪上也會發生汽蝕破壞。

  2)斜流泵與軸流泵在開式葉輪汽蝕的破壞點(見圖2):緊貼葉輪進口邊c處。

  葉輪葉片端部及相對于端部的泵體處d處。

  吸入喇叭管上緊靠葉輪進口e處。

  導葉的進口部分f處。

3、汽蝕的標志

  如果泵的揚程和效率顯著下降,而且有噪聲和振動產生,則可以基本斷定發生了汽蝕,一旦泵的流量超過額定值,汽蝕發生的機率就會增大。

4、汽蝕的預防

  預防汽蝕和減少汽蝕破壞的措施可以分成三類:

(1)結構方面的預防措施

  1)采取的措施有流量相同的情況下,用雙吸泵代替單級泵,這樣就會減少流經葉輪的流量和所需的汽蝕余量。

  2)采用預旋,如果順著葉輪的旋轉方向采用不是十分強烈預旋,則可減少汽蝕發生,改善泵的吸入性能,同時也可以提高泵的效率。

  3)采用大出口寬度的葉輪,這樣可以取得良好的效果。

  4)避免在葉輪前面出現急劇轉彎。

  5)葉片數為偶數時,每逢第二個葉片,其進口處縮短一些。

  6)采用和緩彎曲的前蓋板。

  7)增大高比轉速的葉片數。

  8)削薄葉片進口端。

  9)采用小的葉片進口角。

  10)在離心泵葉輪進口前面采用螺旋誘導輪。

  11)在葉輪進口前設置噴射器,這樣可以提高葉輪的進口的壓力,從而增大泵的吸入高度(即降低了所需的灌注高度)。

(2)安裝與運行技術方面的預防措施

  1)泵安裝的吸入高度盡量小。

  2)所輸送的介質溫度因盡量降低。

  3)輸送熱水時應保證有足夠的灌注高度。

  4)泵應在最高效率的工況點運行。

(3)材料方面的預防措施 雖然還沒有完全耐汽蝕的材料,但是各種材料的耐汽蝕的性能仍然有很大的差異。

  1)遭受汽蝕作用時的金屬,鍛件金屬比鑄件金屬要好很多。

  2)表面光滑的要比表面粗糙的要好。

  3)表面硬度高的要比表面硬度低好。

  4)表面進行噴涂處理(噴塑,噴涂碳化硅等)。

三、結語

  只有掌握了汽蝕的相關知識,才能克服和減少它帶來的危害,造福人類社會。

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