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水泵汽蚀解决方案

中国低碳经济网来源:发表时间:2010-01-23 21:10责任编辑:

   汽蚀是液力机械中常见的故障之一,由于进口池或管路设计不合理,以及未充分考虑大气压、温度、介质气化压力的变化等常常因为汽蚀而引起泵的过早失效。
已经安装服役的泵几乎没有办法完全克服泵本身汽蚀性能差造成的汽蚀破坏(《泵手册》第一分册)。本文将主要介绍减轻在役泵汽蚀破坏的方法,这些方法在实际应用中均取得了明显的效果。
一、汽蚀的产生原因
汽蚀是由液体汽化引起的,液体分子逸出液体表面,成为气体分子的过程,称为“汽化”。液体的汽化程度与压力的大小、温度高低有关。溶解于液体中的气体,在压力和温度变化时也会释放出来,形成汽穴。当液体内部压力下降,低于液体在该温度下的饱和蒸汽压时,在局部区域形成汽泡或汽穴;而在压力升高的地方汽泡突然被四周的压力压破,液流因惯性以极高的速度向汽泡的中心挤压,对设备造成水力冲击。这种微泡的产生、溃裂以及对过流表面产生物理和化学作用的整个过程称为汽蚀。
如果液体中不含任何杂质,即使在压力很低时也不会发生汽蚀。国外的汽蚀研究者通过试验认为,超高纯水的抗拉强度(即产生空穴的极限)远远超过通常的金属材料的抗拉强度。但通常的液体中总是含气体或固体,这些杂质成为汽蚀核子,在一定条件下诱发空穴的发生。含砂水流由于水与砂的比重不同,砂粒运动轨迹与流线脱离,可能会加速汽蚀的发生。笔者在论文“泥浆泵的汽蚀及抗磨抗汽蚀材料” (《润滑与密封》1993)中进行了详细介绍。
二、在役泵的汽蚀诊断方法
泵的使用者通常无法利用制造厂流量一定时扬程的下降来判定汽蚀是否发生的方法。在役泵是否发生汽蚀,除在汽蚀破坏后观察法外可以采用(1)超声波法;(2)泵体外噪声法;(3)振动法等方法判断。
观察法:破坏表面观察法是在事后观察方法,根据破坏的表面形状来进行判断。由于汽蚀、铸造气孔、冲刷磨损、腐蚀等均会造成金属表面形状与理想形状的不同。汽蚀破坏的金属表面通常显现蜂窝状,它是由局部高速水打击金属而使金属表面疲劳破坏,所以蜂窝孔一般是与外部相通的,大多数的坑槽与金属表面垂直。铸造缺陷的疏松往往深藏在金属内部,有时由于水流的冲刷将金属内部的疏松、气孔呈于表面而误认为是汽蚀,但当我们用机械的方法继续去处表面时会发现其内部仍有气孔。冲刷磨损痕迹往往出现与水流方向相同的沟槽,但要注意有时有水流旋涡。
噪声法:泵体外噪声法比较简单,可以不与泵体接触。但由于噪声法受周围环境噪声的影响较大,当显示其强度最高时。一般水泵汽蚀已达到非常强烈的阶段,这时人耳已能通过强烈的汽蚀爆裂声判别汽蚀工况。因此,泵体噪声法不太适合现场监测汽蚀的发生。
振动法:这种方法是通过加速度计探头测量泵体振动频率的一种方法,方法简单,但灵敏度较低。特别对于大泵,泵体刚度大。对泵内局部汽蚀引起的汽泡溃裂所产生的激振反应迟钝,同时,泵上振源较多。由于汽蚀引起的振动常被掩没在其它振动之中。因此,振动法只适宜作为现场监测汽蚀的辅助手段。
超声法:超声波法测量汽蚀方法简单,调试方便,且不受其它环境噪声的干扰,对汽蚀的发生和发展敏感性强。因此,作为泵站现场监视汽蚀是一种比较理想的方法。
另外,抚顺石油学院化工机械研究所赵会军介绍了用电测法预测离心泵汽蚀性能(《石油化工高等学校学报》1997)。
三、减轻在役泵的汽蚀破坏的方法
1、    进水池
在使用现场,对发生汽蚀(包括其它故障)的泵查看进水池的流动状况是十分必要且又方便易行的。如果池表面能看到强力的旋涡,应该考虑加破涡板。
另外,管口与进水池的几何尺寸也应注意。如:管口离池壁的距离是否合适,是否有气泡进入泵吸入管。
注意水池水位是必要的,抬高进水池水位可以减轻甚至彻底阻止汽蚀的发生。
解台泵站对进水口改造,汽蚀浸蚀减少45%左右。齐鲁石化的刘克旺、孙敬河等人在循环泵进口添设破涡板后泵的汽蚀不再发生且流量从不稳定的8500、8000m3/h分别提高到稳定的9700、8200m3/h。