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化工軸流泵葉輪氣蝕防范措施
化工軸流泵內(nèi)流道中,當(dāng)某處液體的壓強(qiáng)下降到等于或低于當(dāng)時(shí)液溫下相應(yīng)的汽化壓強(qiáng)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)氣泡。煙氣脫硫泵價(jià)格,電廠脫硫泵廠家講述氣泡中主要是蒸汽,但由于水中溶解有一定量的氣體,所以氣泡中除了蒸汽外,還夾有少量氣體。這種氣泡隨著水流流到高壓區(qū)時(shí),蒸汽就重新凝結(jié)成水,氣泡逐漸變形而破裂。氣泡在壁面附近破裂時(shí),產(chǎn)生很大的沖擊力,可以達(dá)到幾百大氣壓,甚至幾千大氣壓,使管道的材料遭受破壞。氣泡形成、增長,直到崩潰破裂以至造成材料侵蝕的過程稱為氣蝕。
一、為研究方便,根據(jù)觀測(cè)到的氣泡形態(tài),把氣蝕分為以下四種:
(1)移動(dòng)氣蝕。是指由于單個(gè)瞬間氣泡或小的空穴所形成的氣蝕。這些氣泡在液體中形成,并隨液體流動(dòng)而增長、收縮,以至崩潰。氣泡量多時(shí),即呈云霧狀。
(2)固定氣蝕。是指附著在繞流體固定邊界上的氣穴所形成的氣蝕。固定氣蝕的氣穴與液體有光滑的分界面,分界面上往往可觀察到小的移動(dòng)氣泡。
(3)旋渦氣蝕。是指在旋渦產(chǎn)生的氣泡,旋渦處的速度大、壓力低,易使液體汽化產(chǎn)生氣泡。旋渦氣蝕可以是移動(dòng)型的,也可以是固定型的。軸流泵葉片端部會(huì)產(chǎn)生這種氣蝕。
(4)振動(dòng)氣蝕。是指液體中因連續(xù)高振幅、高頻率的壓力波所形成的氣蝕。
固壁振動(dòng)時(shí),在液體中產(chǎn)生壓力脈動(dòng),振動(dòng)達(dá)到一定強(qiáng)度后,將使液體壓強(qiáng)下降到引起振動(dòng)氣蝕。此時(shí)在液體和固壁交界處將產(chǎn)生氣泡。內(nèi)燃機(jī)的氣缸套中可發(fā)生這種氣蝕,在泵中并不多見,但人們利用這種類型的氣蝕研制了磁致振動(dòng)伸縮儀,用于研究材料抗氣蝕破壞的能力。
離心泵內(nèi)的氣蝕噪聲與氣蝕發(fā)展的情況有關(guān)。泵內(nèi)氣蝕初生時(shí),由于氣泡崩潰時(shí)微細(xì)射流的沖擊作用而產(chǎn)生噪聲。隨著氣蝕的發(fā)展,噪聲的分貝數(shù)也逐級(jí)增大,其值在泵發(fā)生“斷裂”工況之前達(dá)到大。由于氣蝕的進(jìn)一步發(fā)展,液體中的氣泡增多而起到緩沖作用,所以噪聲在斷裂工況之前達(dá)到大后又很快降低,在斷裂工況時(shí)噪聲下降到小。一般來說,噪聲大時(shí),氣蝕對(duì)材料的破壞作用也強(qiáng)烈,因此,氣蝕噪聲和材料破壞強(qiáng)烈的情況發(fā)生在斷裂工況之前。
離心泵葉輪中經(jīng)常觀測(cè)到移動(dòng)氣蝕和固定氣蝕。發(fā)生氣蝕時(shí),會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)。氣泡崩潰時(shí),微細(xì)射流的高速?zèng)_擊將產(chǎn)生噪聲,在泵附近還將感到振動(dòng)。在小型泵中,有時(shí)并不為人們所感知,這是因?yàn)橹車渌麃碓吹脑肼暟褮馕g噪聲掩蓋起來了。在抽水機(jī)站中,這種噪聲易于感知。因此,氣蝕噪聲的嚴(yán)重性往往取決于設(shè)備的情況,嚴(yán)重的氣蝕噪聲甚至像尖銳的呼嘯聲。
(1)正確確定水泵的安裝高程。設(shè)計(jì)泵站時(shí),應(yīng)使裝置氣蝕余量大于水泵的允許氣蝕余量,要充分考慮水泵裝置可能遇到的各種工況,以便正確地確定水泵的安裝高程。
(2)盡量減少吸水管路的水流損失。設(shè)計(jì)泵站時(shí),可適當(dāng)增加吸水管直徑,縮短吸水管的長度,減少管路附件,通流部分?jǐn)嗝孀兓柿η笮。岣吖鼙诘墓鉂嵍取?
(3)具有良好的進(jìn)水條件。進(jìn)水池內(nèi)的水流要平穩(wěn)均勻,不產(chǎn)生旋渦。進(jìn)水流道設(shè)計(jì)要合理,使進(jìn)入葉輪的水流速度和壓力分布均勻,避免局部低壓區(qū)。
(4)調(diào)節(jié)工作點(diǎn)。在水泵運(yùn)行過程中,可采用調(diào)節(jié)水泵工作點(diǎn)的方法減輕氣蝕,對(duì)于離心泵可以適當(dāng)減少流量,以減少△h(氣蝕余量)或增大Hs值(允許吸上真空高度)。
(5)降低水泵的工作轉(zhuǎn)速。降低水泵的工作轉(zhuǎn)速可以減輕氣蝕現(xiàn)象的程度。
(6)涂環(huán)氧樹脂。在容易發(fā)生氣蝕的部位涂一層環(huán)氧樹脂,可以提高葉輪表面的抗氣蝕性能,減輕葉輪表面被氣蝕破壞的程度。
消除了水泵的氣蝕現(xiàn)象,就能在一定程度上減少水泵振動(dòng)。
(1)氣蝕核子理論。從工程觀點(diǎn)而言,認(rèn)為當(dāng)液體中某處的壓強(qiáng)下降到等于或低于當(dāng)時(shí)液溫下的汽化壓強(qiáng)時(shí),就會(huì)形成氣泡,這就是氣蝕的初生。事實(shí)上,人們逐漸認(rèn)識(shí)到,隨著液體中所含雜質(zhì)的增多或減少,初生氣蝕可以在高于或低于汽化壓強(qiáng)的條件下產(chǎn)生。所謂雜質(zhì),是指液體中含有的可溶和不可溶氣體,以及如灰塵之類的固體質(zhì)點(diǎn),其中以不可溶氣體對(duì)氣蝕初生的影響大。不可溶氣體隱藏在水中雜質(zhì)的微小縫隙中,形成微小的氣泡,氣泡與液體間形成彎月形的交界面。當(dāng)液體中壓強(qiáng)降低,微小氣泡的體積擴(kuò)大到超過縫隙的容積時(shí),就在升力或流體動(dòng)力的作用下與固體質(zhì)點(diǎn)脫離而形成所謂氣體核子。氣核的尺寸很小,只有幾微米,肉眼是不易觀察到的。當(dāng)液體中的壓強(qiáng)降低時(shí),氣核就迅速生長成肉眼可見的氣泡。氣核較小時(shí),液壓必須在低于汽化壓強(qiáng)時(shí)才能引起氣蝕,氣核較大時(shí),則液體壓強(qiáng)大于汽化壓強(qiáng)時(shí)也可產(chǎn)生氣蝕。因此,氣蝕初生的壓強(qiáng)并不固定,而是取決于液體中氣核的大小和數(shù)量。
(2)黏性的影響。液體的黏度將使氣泡增長和崩潰的速度緩慢下來,即對(duì)黏性液體來說,增長和崩潰的時(shí)間要比非黏性液體大得多。因此,如果液體的黏性很大,而液體在壓強(qiáng)低于汽化壓強(qiáng)的負(fù)壓區(qū)停留的時(shí)間短,則由于氣泡的體積還來不及增長到足以改變液流結(jié)構(gòu)那樣大的尺寸,液流中的氣蝕現(xiàn)象就難以發(fā)生。事實(shí)上,泵的液體因黏性而改變流體動(dòng)力學(xué)特性,而速度分布的改變將可能加大發(fā)生氣蝕的危險(xiǎn)。
(3)表面張力的影響。氣泡表面把壓強(qiáng)分為氣泡外和氣泡內(nèi)兩部分,氣泡外側(cè)為液體壓強(qiáng),氣泡內(nèi)部可設(shè)為汽化壓強(qiáng)。假定氣泡是球形的,于是,在氣泡表面張力作用下的平衡關(guān)系如下:
由此可知,液體的表面張力越大,氣泡增長所需要的壓差Pv-P就越大,而氣泡崩潰所需的壓差卻越小。這意味著表面張力加快了崩潰速度,這樣,氣泡崩潰時(shí)的沖擊力將隨著表面張力的增大而增大。