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作者:离心泵 来源:汽蚀 发布时间:2020-12-25
   化工耐酸碱离心泵被广泛应用于石化、冶金、水利、电力及核电等工业领域,在各种生产装置中对液体介质进行动力输送,其性能可靠性对于装置的正常运行有着非常重要的作用。汽蚀是离心泵运行中的一个重要现象,是影响离心泵运行可靠性和使用寿命最常见的问题,同时也是影响其向大流量、高转速方向发展的一个巨大的障碍,因此汽蚀成为目前泵类研究中的一个重要课题。
一、汽蚀的危害
   汽蚀会影响离心泵的正常运行,引发许多严重后果。
1、汽蚀致使泵产生噪音与振动
   当发生汽蚀时,高频的液体相互撞击会产生各种噪音,严重时泵内会发出噼噼啪啪的爆炸声,同时诱发泵机组的振动,而泵机组的振动又会加速气泡的产生与破裂。当液击的频率与泵机组的固有频率相同时,就会发生强烈的汽蚀共振,使振幅迅速增大,此时若要保护离心泵不会发生更大的破坏,就必须立即停车检查。
2、汽蚀制约了离心泵的发展
   随着科技不断进步,现代化工业要求离心泵要向大流量和高扬程发展,这就需要提高介质的流速,根据流体力学,液体流速越高,入口压力损失越大,更加容易产生汽蚀。因此,提高泵抗汽蚀性能,研究汽蚀机理,是离心泵发展中的重要研究课题。
3、 汽蚀会使离心泵的性能下降
   离心泵是通过叶轮的旋转将能量传递给介质,转化为介质的压力能,但汽蚀会对叶轮和液体之间的能量传递造成严重干扰。当汽蚀发生时会在介质中产生大量的气泡,堵塞了叶轮流道,并在局部产生漩涡,增大流动损失,使泵的流量、扬程和效率均有所下降,严重时还会导致断流,使离心泵无法正常工作。从图1汽蚀严重时离心泵的性能曲线上来看,在汽蚀比较严重时,各项性能指标发生陡降。
4、 汽蚀会损坏过流部件
   在离心泵的过流部件中叶轮是受汽蚀影响大的零件,当发生汽蚀时,金属材料表面会逐渐产生许多小麻点,继而麻点不断发展扩大呈蜂窝状、沟槽状,严重时就会形成穿孔,甚至造成叶轮的断裂,严重影响泵的使用寿命。
二、汽蚀的产生原理
汽蚀是一种液体动力学现象,发生的根本原因在于液体在流动过程中出现了局部压力降,形成了低压区。根据物理学知识可以知道,对于某种液相介质,在一定温度下对应着一定的饱和蒸汽压Pv,当介质的压力小于Pv时就会发生汽化。离心泵运转时,介质进入泵吸入口后,在叶轮没有对介质做功前,压力是逐渐降低的,当压力降低到该处相应温度下的饱和蒸汽压时,介质就会沸腾汽化,使原来流动的介质出现大量的气泡,气泡中包含着输送介质的蒸汽以及原来溶解在介质中而逸出的空气。当气泡随同液流从低压区流向高压区时,由于转动的叶轮对介质做功,介质压力迅速上升,当压力大于该处相应温度下的饱和蒸汽压Pv时,气泡又会重新凝结成为液相,瞬间形成大量的空穴,而周围的液相介质以高速冲向空穴相互撞击,使得空穴处的局部压力陡增。这种液击是一种高强度、高频率的冲击,其压力可达数百个大气压以上,水击频率高达25000次/秒,材料壁面上因受到如此高频率、高压力的重复载荷作用而逐渐产生疲劳破坏。在某些工况下,泵送介质中可能溶解有活性气体(如氧气等),借助于介质由气相凝结成液相时会释放大量的热量,对金属产生电化学腐蚀,加速腐蚀破坏的速度,致使金属表面出现麻点、穿孔甚至断裂。这种在泵内出现的液相介质汽化、凝结、冲击,以致金属材料腐蚀破坏的现象总称离心泵的汽蚀。
三、离心泵汽蚀的识别
   汽蚀是造成离心泵的性能和效率下降的主要原因之一,及时识别出汽蚀的发生,便于采取相应的防范措施,实际生产中可根据如下几种办法判别是否发生了汽蚀。
1、根据噪音识别
汽蚀发生时由于液体撞击会产生各种噪声,并且当汽蚀严重时,可听到泵内发出类似于爆竹的噼噼啪啪的声音。我们可以据此作为汽蚀的判断。
2、根据振动识别
   离心泵的汽蚀伴随着泵体的振动,因此可以在泵体上加振动传感器,当泵运行时发现振动与正常有异,应该首先考虑是否发生了汽蚀。在实际生产中,我们可以根据经验感觉出泵体振动的不同,从而初步判定是否产生了汽蚀。
3、根据扬程识别
   这是一种简单易行,且在业内得到广泛应用的方法。当汽蚀发生时,离心泵的扬程会急剧下降。API610标准中,将离心泵扬程(对于多级泵而言是级扬程)下降3%,作为性能断裂的标志,并依此判定离心泵的必需汽蚀余量NPSHr的数值。通常当离心泵特性曲线上扬程下跌3%时,我们认为这个点是其发生汽蚀的临界点,但是在泵发生汽蚀的初始阶段,离心泵扬程的变化并不是很明显,而当扬程变化明显时,汽蚀已经发展到了一定程度,所以用扬程来判断离心泵的汽蚀具有一定的滞后性。

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