如何緩解泵在運行中的汽蝕破壞
如何緩解泵在運行中的汽蝕破壞
頁面更新時間：2017-01-06 15:53
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汽蝕是液力機械中常見的故障之一，在工作生產中有很多水泵用戶因為選型以及保養問題，同時未充分考慮大氣壓、溫度、介質氣化壓力的變化等常常因為汽蝕而引起泵的過早失效。上海申銀泵業將主要介紹如何緩解泵在運行中的汽蝕破壞，這些方法在實際應用中均取得了明顯的效果。
一、汽蝕的產生原因
汽蝕是由液體汽化引起的，液體分子逸出液體表面，成為氣體分子的過程，稱為“汽化”。液體的汽化程度與壓力的大小、溫度高低有關。溶解于液體中的氣體，在壓力和溫度變化時也會釋放出來，形成汽穴。當液體內部壓力下降，低于液體在該溫度下的飽和蒸汽壓時，在局部區域形成汽泡或汽穴;而在壓力升高的地方汽泡突然被四周的壓力壓破，液流因慣性以的速度向汽泡的中心擠壓，對設備造成水力沖擊。這種微泡的產生、潰裂以及對過流表面產生物理和化學作用的整個過程稱為汽蝕。
如果液體中不含任何雜質，即使在壓力很低時也不會發生汽蝕。國外的汽蝕研究者通過試驗認為，超高純水的抗拉強度(即產生空穴的極限)遠遠超過通常的金屬材料的抗拉強度。但通常的液體中總是含氣體或固體，這些雜質成為汽蝕核子，在一定條件下誘發空穴的發生。含砂水流由于水與砂的比重不同，砂粒運動軌跡與流線脫離，可能會加速汽蝕的發生。
二、在役泵的汽蝕診斷方法
泵的使用者通常無法利用制造廠流量一定時揚程的下降來判定汽蝕是否發生的方法。在役泵是否發生汽蝕，除在汽蝕破壞后觀察法外可以采用(1)超聲波法;(2)泵體外噪聲法;(3)振動法等方法判斷。
觀察法：破壞表面觀察法是在事后觀察方法，根據破壞的表面形狀來進行判斷。由于汽蝕、鑄造氣孔、沖刷磨損、腐蝕等均會造成金屬表面形狀與理想形狀的不同。汽蝕破壞的金屬表面通常顯現蜂窩狀，它是由局部高速水打擊金屬而使金屬表面疲勞破壞，所以蜂窩孔一般是與外部相通的，大多數的坑槽與金屬表面垂直。鑄造缺陷的疏松往往深藏在金屬內部，有時由于水流的沖刷將金屬內部的疏松、氣孔呈于表面而誤認為是汽蝕，但當我們用機械的方法繼續去處表面時會發現其內部仍有氣孔。沖刷磨損痕跡往往出現與水流方向相同的溝槽，但要注意有時有水流旋渦。
噪聲法：泵體外噪聲法比較簡單，可以不與泵體接觸。但由于噪聲法受周圍環境噪聲的影響較大，當顯示其強度時。一般水泵汽蝕已達到非常強烈的階段，這時人耳已能通過強烈的汽蝕爆裂聲判別汽蝕工況。因此，泵體噪聲法不太適合現場監測汽蝕的發生。
振動法：這種方法是通過加速度計探頭測量泵體振動頻率的一種方法，方法簡單，但靈敏度較低。特別對于大泵，泵體剛度大。對泵內局部汽蝕引起的汽泡潰裂所產生的激振反應遲鈍，同時，泵上振源較多。由于汽蝕引起的振動常被掩沒在其它振動之中。因此，振動法只適宜作為現場監測汽蝕的輔助手段。
超聲法：超聲波法測量汽蝕方法簡單，調試方便，且不受其它環境噪聲的干擾，對汽蝕的發生和發展敏感性強。因此，作為泵站現場監視汽蝕是一種比較理想的方法。
三、減輕在役泵的汽蝕破壞的方法
1、進水池
在使用現場，對發生汽蝕(包括其它故障)的泵查看進水池的流動狀況是十分必要且又方便易行的。如果池表面能看到強力的旋渦，應該考慮加破渦板。
另外，管口與進水池的幾何尺寸也應注意。如：管口離池壁的距離是否合適，是否有氣泡進入泵吸入管。
注意水池水位是必要的，抬高進水池水位可以減輕甚至阻止汽蝕的發生。
解臺泵站對進水口改造，汽蝕浸蝕減少45%左右。齊魯石化的劉克旺、孫敬河等人在循環泵進口添設破渦板后泵的汽蝕不再發生且流量從不穩定的8500、8000m3/h分別提高到穩定的9700、8200m3/h。
2、進水管路
進口管路的設置除應該盡量使管路損失小(如盡量少的彎頭和不必要的閥門)外，讓進水管不得有高于泵進口的部位以防止管內積氣。
1995年赤水天然氣化肥廠在循環泵進口橡膠膨脹接為1000mm，而管子為800mm。為此增加了放氣管，解決了由于其阻造成的壓力下降，解決了汽蝕問題。
3、調整泵流量
新疆電力設計院王衛東建議由于我國采用的原阻力計算公式來源于原蘇聯，其阻力計算值比實際的大，阻力計算宜采用新公式進行。否則，泵在大流量運行容易發生汽蝕。
在水泵設計選型與實際有一定的偏差時，水泵產生汽蝕和經濟運行可以通過切削葉輪來加以解決，以期達到消除汽蝕，運行經濟的目的，實踐證明，這種方法確實行之有效。
4、利用引射結構
噴射裝置在原理上相當于液-液噴射泵。在泵的出口處引出一高壓水引到如圖所示的高壓水室內，高壓水通過環形噴嘴進入泵的吸入管內。高壓水與吸入管內的水混合、交換能量，混合后的混合水能量相對于原吸入管的水能量增加，從而滿足泵進口所必須的汽蝕余量。
浙江大學的吳昱等人對此進行了介紹(浙江大學碩士學位論文2003年)，論文中介紹了引射裝置的引回流量宜控制在2%-5%之間。張德煌老先生在長沙曾采用過類似方法對100口徑的多級泵進行試驗，取得了明顯效果。其方法是用1/2的管將平衡盤后的水引至泵進口，泵系統的裝置汽蝕余量降低了0.5~0.8m。
武漢大學的郭迪龍等人介紹了一種射流-離心泵裝置。這種裝置相當于射流泵與離心泵串聯工作，對大吸程的泵十分有效，但一般不適合于在役泵的改造。
5、進口補氣
補氣的方法并不能防止汽蝕空穴的產生，但適當補氣會減輕空穴破裂時產生對流道邊壁的破壞，補入的氣體象一層保護流道邊壁的海綿。這種方法在水輪機等中普遍采用，但向泵內補氣由于補氣量難于掌握使用非常少。
武漢水利電力學院孫壽、顏錦文對補氣防水泵汽蝕進行了研究并取得了一定效果，但同時指出：補氣防治水泵汽蝕，技術性很強，只有補氣流量、補氣位置和補氣方式洽當，才能取得好的效果。否則，會使泵的流量、揚程和效率下降很多，引起不良后果。
6、采用抗汽蝕材料
不同的材料抗汽蝕能力有十分明顯的區別。影響材料抗剝蝕能力的因素很多，通常具有高硬度和高彈性的材料抗剝蝕能力較強。國外推薦低碳鉻鎳合金鋼，如13cr4n作為在汽蝕狀態下工作的水力機械材料，具有較好的抗剝蝕性能。
本文鏈接(/zhichi/.html)
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汽蝕是液力機械中常見的故障之一，在工作生產中有很多水泵用戶因為選型以及保養問題，同時未充分考慮大氣壓、溫度、介質氣化壓力的變化等常常因為汽蝕而引起泵的過早失效。上海申銀泵業將主要介紹如何緩解泵在運行中的汽蝕破壞，這些方法在實際應用中均取得了明顯的效果。
一、汽蝕的產生原因
汽蝕是由液體汽化引起的，液體分子逸出液體表面，成為氣體分子的過程，稱為“汽化”。液體的汽化程度與壓力的大小、溫度高低有關。溶解于液體中的氣體，在壓力和溫度變化時也會釋放出來，形成汽穴。當液體內部壓力下降，低于液體在該溫度下的飽和蒸汽壓時，在局部區域形成汽泡或汽穴;而在壓力升高的地方汽泡突然被四周的壓力壓破，液流因慣性以的速度向汽泡的中心擠壓，對設備造成水力沖擊。這種微泡的產生、潰裂以及對過流表面產生物理和化學作用的整個過程稱為汽蝕。
如果液體中不含任何雜質，即使在壓力很低時也不會發生汽蝕。國外的汽蝕研究者通過試驗認為，超高純水的抗拉強度(即產生空穴的極限)遠遠超過通常的金屬材料的抗拉強度。但通常的液體中總是含氣體或固體，這些雜質成為汽蝕核子，在一定條件下誘發空穴的發生。含砂水流由于水與砂的比重不同，砂粒運動軌跡與流線脫離，可能會加速汽蝕的發生。
二、在役泵的汽蝕診斷方法
泵的使用者通常無法利用制造廠流量一定時揚程的下降來判定汽蝕是否發生的方法。在役泵是否發生汽蝕，除在汽蝕破壞后觀察法外可以采用(1)超聲波法;(2)泵體外噪聲法;(3)振動法等方法判斷。
觀察法：破壞表面觀察法是在事后觀察方法，根據破壞的表面形狀來進行判斷。由于汽蝕、鑄造氣孔、沖刷磨損、腐蝕等均會造成金屬表面形狀與理想形狀的不同。汽蝕破壞的金屬表面通常顯現蜂窩狀，它是由局部高速水打擊金屬而使金屬表面疲勞破壞，所以蜂窩孔一般是與外部相通的，大多數的坑槽與金屬表面垂直。鑄造缺陷的疏松往往深藏在金屬內部，有時由于水流的沖刷將金屬內部的疏松、氣孔呈于表面而誤認為是汽蝕，但當我們用機械的方法繼續去處表面時會發現其內部仍有氣孔。沖刷磨損痕跡往往出現與水流方向相同的溝槽，但要注意有時有水流旋渦。
噪聲法：泵體外噪聲法比較簡單，可以不與泵體接觸。但由于噪聲法受周圍環境噪聲的影響較大，當顯示其強度時。一般水泵汽蝕已達到非常強烈的階段，這時人耳已能通過強烈的汽蝕爆裂聲判別汽蝕工況。因此，泵體噪聲法不太適合現場監測汽蝕的發生。
振動法：這種方法是通過加速度計探頭測量泵體振動頻率的一種方法，方法簡單，但靈敏度較低。特別對于大泵，泵體剛度大。對泵內局部汽蝕引起的汽泡潰裂所產生的激振反應遲鈍，同時，泵上振源較多。由于汽蝕引起的振動常被掩沒在其它振動之中。因此，振動法只適宜作為現場監測汽蝕的輔助手段。
超聲法：超聲波法測量汽蝕方法簡單，調試方便，且不受其它環境噪聲的干擾，對汽蝕的發生和發展敏感性強。因此，作為泵站現場監視汽蝕是一種比較理想的方法。
三、減輕在役泵的汽蝕破壞的方法
1、進水池
在使用現場，對發生汽蝕(包括其它故障)的泵查看進水池的流動狀況是十分必要且又方便易行的。如果池表面能看到強力的旋渦，應該考慮加破渦板。
另外，管口與進水池的幾何尺寸也應注意。如：管口離池壁的距離是否合適，是否有氣泡進入泵吸入管。
注意水池水位是必要的，抬高進水池水位可以減輕甚至阻止汽蝕的發生。
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浙江大學的吳昱等人對此進行了介紹(浙江大學碩士學位論文2003年)，論文中介紹了引射裝置的引回流量宜控制在2%-5%之間。張德煌老先生在長沙曾采用過類似方法對100口徑的多級泵進行試驗，取得了明顯效果。其方法是用1/2的管將平衡盤后的水引至泵進口，泵系統的裝置汽蝕余量降低了0.5~0.8m。
武漢大學的郭迪龍等人介紹了一種射流-離心泵裝置。這種裝置相當于射流泵與離心泵串聯工作，對大吸程的泵十分有效，但一般不適合于在役泵的改造。
5、進口補氣
補氣的方法并不能防止汽蝕空穴的產生，但適當補氣會減輕空穴破裂時產生對流道邊壁的破壞，補入的氣體象一層保護流道邊壁的海綿。這種方法在水輪機等中普遍采用，但向泵內補氣由于補氣量難于掌握使用非常少。
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6、采用抗汽蝕材料
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六杯絕緣油耐壓測試儀CD-6006靈敏度高
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