離心泵抗氣蝕措施探討

2013-10-15

      離心泵運轉時，液體壓力沿著泵入口到葉輪入口而下降，在葉片入口附近的K點上，液體壓力pK低。此后由于葉輪對液體作功，液體壓力很快上升。當葉輪葉片入口附近的壓力pK小于液體輸送溫度下的飽和蒸汽壓力pv時，液體就汽化。同時，使溶解在液體內的氣體逸出。它們形成許多汽泡。當汽泡隨液體流到葉道內壓力較高處時，外面的液體壓力高于汽泡內的汽化壓力，則汽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，使局部的壓力驟然增加(有的可達數(shù)百個大氣壓)。這樣，不僅阻礙液體正常流動，尤為嚴重的是，如果這些汽泡在葉輪壁面附近潰滅，則液體就像無數(shù)個小彈頭一樣，連續(xù)地打擊金屬表面。其撞擊頻率很高(有的可達2000～3000Hz)，于是金屬表面因沖擊疲勞而剝裂。如若汽泡內夾雜某種活性氣體(如氧氣等)，它們借助汽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。上述這種液體汽化、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(xiàn)象稱為氣蝕。
      離心泵容易發(fā)生氣蝕的部位有：
      a.葉輪曲率的前蓋板處，靠近葉片進口邊緣的低壓側；
      b.壓出室中蝸殼隔舌和導葉的靠近進口邊緣低壓側；
      c.無前蓋板的高轉數(shù)葉輪的葉梢外圓與殼體之間的密封間隙以及葉梢的低壓側；
      d.多級泵中第一級葉輪。

      提高離心泵抗氣蝕性能措施
      a.提高離心泵本身抗氣蝕性能的措施
     (1)改進泵的吸入口至葉輪附近的結構設計。增大過流面積；增大葉輪蓋板進口段的曲率半徑，減小液流急劇加速與降壓；適當減少葉片進口的厚度，并將葉片進口修圓，使其接近流線形，也可以減少繞流葉片頭部的加速與降壓；提高葉輪和葉片進口部分表面光潔度以減小阻力損失；將葉片進口邊向葉輪進口延伸，使液流提前接受作功，提高壓力。
     (2)采用前置誘導輪，使液流在前置誘導輪中提前作功，以提高液流壓力。
     (3)采用雙吸葉輪，讓液流從葉輪兩側同時進入葉輪，則進口截面增加一倍，進口流速可減少一倍。
     (4)設計工況采用稍大的正沖角，以增大葉片進口角，減小葉片進口處的彎曲，減小葉片阻塞，以增大進口面積；改善大流量下的工作條件，以減少流動損失。但正沖角不宜過大，否則影響效率。
     (5)采用抗氣蝕的材料。實踐表明，材料的強度、硬度、韌性越高，化學穩(wěn)定性越好，抗氣蝕的性能越強。
      b.提高進液裝置有效氣蝕余量的措施
     (1)增加泵前貯液罐中液面的壓力，以提高有效氣蝕余量。
     (2)減小吸上裝置泵的安裝高度。
     (3)將上吸裝置改為倒灌裝置。
     (4)減小泵前管路上的流動損失。如在要求范圍盡量縮短管路，減小管路中的流速，減少彎管和閥門，盡量加大閥門開度等。
以上措施可根據(jù)泵的選型、選材和泵的使用現(xiàn)場等條件，進行綜合分析，適當加以應用。