立式管道離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),液體壓力沿著立式管道離心泵入口到葉輪入口而下降,在葉片入口附近的K點(diǎn)上,液體壓力pK低。此后由于葉輪對(duì)液體作功,液體壓力很快上升。當(dāng)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(shí),液體就汽化。同時(shí),使溶解在液體內(nèi)的氣體逸出。它們形成許多汽泡。
立式管道離心泵
當(dāng)汽泡隨液體流到葉道內(nèi)壓力較高處時(shí),外面的液體壓力高于汽泡內(nèi)的汽化壓力,則汽泡又重新凝結(jié)潰滅形成空穴,瞬間內(nèi)周圍的液體以*的速度向空穴沖來(lái),造成液體互相撞擊,使局部的壓力驟然增加(有的可達(dá)數(shù)百個(gè)大氣壓)。這樣,不僅阻礙液體正常流動(dòng),尤為嚴(yán)重的是,如果這些汽泡在葉輪壁面附近潰滅,則液體就像無(wú)數(shù)個(gè)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(dá)2000~3000Hz),于是金屬表面因沖擊疲勞而剝裂。
如若汽泡內(nèi)夾雜某種活性氣體(如氧氣等),它們借助汽泡凝結(jié)時(shí)放出的熱量(局部溫度可達(dá)200~300℃),還會(huì)形成熱電偶,產(chǎn)生電解,形成電化學(xué)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(jié)、沖擊、形成高壓、高溫、高頻沖擊負(fù)荷,造成金屬材料的機(jī)械剝裂與電化學(xué)腐蝕破壞的綜合現(xiàn)象稱為氣蝕。
立式管道離心泵易發(fā)生氣蝕的部位有:葉輪曲率大的前蓋板處,靠近葉片進(jìn)口邊緣的低壓側(cè);壓出室中蝸殼隔舌和導(dǎo)葉的靠近進(jìn)口邊緣低壓側(cè);無(wú)前蓋板的高轉(zhuǎn)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(cè);多級(jí)泵中第一級(jí)葉輪。
提高立式管道離心泵本身抗氣蝕性能的措施,改進(jìn)泵的吸入口至葉輪附近的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。增大過(guò)流面積;增大葉輪蓋板進(jìn)口段的曲率半徑,減小液流急劇加速與降壓;適當(dāng)減少葉片進(jìn)口的厚度,并將葉片進(jìn)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(jìn)口部分表面光潔度以減小阻力損失;將葉片進(jìn)口邊向葉輪進(jìn)口延伸,使液流提前接受作功,提高壓力。
采用前置誘導(dǎo)輪,使液流在前置誘導(dǎo)輪中提前作功,以提高液流壓力。采用雙吸葉輪,讓液流從葉輪兩側(cè)同時(shí)進(jìn)入葉輪,則進(jìn)口截面增加一倍,進(jìn)口流速可減少一倍。設(shè)計(jì)工況采用稍大的正沖角,以增大葉片進(jìn)口角,減小葉片進(jìn)口處的彎曲,減小葉片阻塞,以增大進(jìn)口面積;改善大流量下的工作條件,以減少流動(dòng)損失。但正沖角不宜過(guò)大,否則影響效率。采用抗氣蝕的材料。實(shí)踐表明,材料的強(qiáng)度、硬度、韌性越高,化學(xué)穩(wěn)定性越好,抗氣蝕的性能越強(qiáng)。
以上措施可根據(jù)泵的選型、選材和泵的使用現(xiàn)場(chǎng)等條件,進(jìn)行綜合分析,適當(dāng)加以應(yīng)用。
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