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技术知识
【输送泵】泵阀汽蚀现象技术分析

【关键词】(齿轮泵,螺杆泵,转子泵,离心泵

  泵阀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。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、泵阀汽蚀的产生原因

  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。

二、泵阀汽蚀现象诊断方法

 1、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。

 2、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。

 3、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。

 4、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、泵阀汽蚀破坏的减轻方法

 1、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。

 2、进口管路的设置除应该尽量使管路损失小(如尽量少的弯头和不必要的阀门)外,让进水管不得有高于泵进口的部位以防止管内积气。

 3、在水泵设计选型与实际有一定的偏差时,水泵产生汽蚀和经济运行可以通过切削叶轮来加以解决,以期达到消除汽蚀,运行经济的目的。

 4、利用引射结构喷射装置在原理上,在泵的出口处引出一高压水引到高压水室内,高压水通过环形喷嘴进入泵的吸入管内。高压水与吸入管内的水混合、交换能量,混合后的混合水能量相对于原吸入管的水能量增加,从而满足泵进口所必须的汽蚀余量。

 5、进口补气的方法并不能防止汽蚀空穴的产生,但适当补气会减轻空穴破裂时产生对流道边壁的破坏,补入的气体象一层保护流道边壁的海绵。补气防治水泵汽蚀,技术性很强,只有补气流量、补气位置和补气方式恰当,才能取得好的效果。否则,会使泵的流量、扬程和效率下降很多,引起不良后果。

 6、采用抗汽蚀材料不同的材料抗汽蚀能力有十分明显的区别。影响材料抗剥蚀能力的因素很多,通常具有高硬度和高弹性的材料抗剥蚀能力较强。

 7、叶轮保护层对叶轮涂层的方法比较常用,非金属涂料涂敷采用环氧树脂、尼龙粉、聚胺脂等。在流道表面堆焊合金或喷涂合金的方法在对汽蚀破坏也取得了一定效果,如不锈钢焊条堆焊法、不锈钢板镶焊修补法、合金粉末喷焊。

 8、修整叶片头部修整叶轮头部对降低叶片进口的水流速度,减小叶轮进口排挤,提高泵的抗汽蚀能力是有效的。实践证明尽管进口叶片减薄,在汽蚀环境中常常叶轮寿命更长。一般修整叶轮头部是叶片头部背面修薄,在靠近叶轮前盖板多修一些。


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