一、水泵防汽蝕裝置
原 理:利用噴射泵引射增壓原理,增加水泵吸入壓頭解決離心泵的汽蝕問題。采用溫差壓降方式,解決噴射增壓過程中噴射泵本身的汽蝕問題。
關(guān)鍵技術(shù):噴射泵性能參數(shù)、噴射泵汽蝕參數(shù)。
主要參數(shù):引射系數(shù)、噴射泵汽蝕極限、水溫、水泵汽蝕余量。
缺 點(diǎn):因內(nèi)循環(huán)增壓導(dǎo)致水泵運(yùn)行電量增加。
高溫水泵防汽蝕裝置,經(jīng)過我公司不斷改進(jìn)及優(yōu)化,是專門針對(duì)高溫水輸送過程中,水泵的汽蝕問題而設(shè)計(jì)。裝置中增設(shè)一臺(tái)專用水水噴射器,它以泵出口的少量高壓水回流作為工作流體,通過噴射器噴嘴和相對(duì)低壓的(水泵入口)高溫?zé)崴趪娚淦骰旌鲜覂?nèi)相互作用混合(溫度不變),形成一種壓力適中的混合流體,使飽和狀態(tài)的高溫?zé)崴兂蛇^冷狀態(tài)。
其核心元件是一臺(tái)給予高溫?zé)崴黾訅毫Φ乃畤娚淦鳌K行У亟鉀Q了水泵的氣蝕問題。在實(shí)際中已經(jīng)可以做到正常泵送150-180℃的高溫水。通過噴射增壓的原理為水泵吸入口增加附加壓頭,使運(yùn)行中水泵吸入口的壓力超過了水泵的必須汽蝕余量以*解決水泵輸送高溫水時(shí)的汽蝕問題。
二、汽蝕的概述
液體在一定溫度下,降低壓力至該溫度下的汽化壓力時(shí),液體便產(chǎn)生氣泡,把這種產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象稱為汽蝕。汽蝕時(shí)產(chǎn)的氣泡流動(dòng)到高壓處時(shí),其體積減小以致破滅,這種由于壓大上升氣泡消失在液體中的現(xiàn)象稱為汽蝕潰滅。
水泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中,若其過流部分的局部區(qū)域(通常是葉輪葉片進(jìn)口稍后的某處)因?yàn)槟撤N原因,抽送液體的壓力降低到當(dāng)時(shí)溫度下的液體汽化壓力時(shí),液體便在該處開始汽化,產(chǎn)生大量蒸汽形成氣泡,當(dāng)含有大量氣泡的液體流經(jīng)葉輪內(nèi)的高壓區(qū)時(shí),氣泡周圍的高壓液體使氣泡急劇地縮小以至破裂,在氣泡凝結(jié)破裂的同時(shí),液體質(zhì)點(diǎn)以很高的速度填充空穴,在此生很強(qiáng)烈的水擊作用,并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面,沖擊應(yīng)力可達(dá)幾百甚至幾千個(gè)大氣壓,沖擊頻率可達(dá)每秒幾萬次,嚴(yán)重時(shí)將壁厚擊穿。
水泵在工作中產(chǎn)生氣泡和氣泡破裂,使過流部件遭受到破壞的過程就是水泵中的汽蝕過程。水泵產(chǎn)生汽蝕后除了對(duì)過流部件會(huì)生破壞作用以外,還會(huì)產(chǎn)生噪音和振動(dòng),并導(dǎo)致泵的性能下降,重時(shí)會(huì)使泵中液體中斷,不能正常工作。
三、汽蝕的危害
水泵發(fā)生汽蝕過程中,從水泵吸入口到出水口,大量的汽泡將不斷地產(chǎn)生、發(fā)展、凝結(jié)、破裂所帶來的反復(fù)不斷高速的沖擊和極大的脈動(dòng)力,會(huì)伴隨著會(huì)引起嚴(yán)重的噪聲和劇烈的振動(dòng)。
對(duì)水泵材料產(chǎn)生破壞由于大量汽泡不斷地產(chǎn)生、破裂帶來高速?zèng)_擊,形成極大脈動(dòng)沖擊力,反復(fù)不斷作用在水泵流道表面,所謂“滴水穿石",金屬材料常常由于經(jīng)受不起這種嚴(yán)峻考驗(yàn)而產(chǎn)生破壞或失效。水力性能大幅下降,水泵發(fā)生汽蝕時(shí)由于大量汽泡堵塞流道的過流截面,而使流量下降(流道越小越嚴(yán)重),同時(shí)改變了水流速度和方向,降低了流體從葉輪葉片所獲能量,大大減小了水泵的揚(yáng)程。
低壓區(qū)→產(chǎn)生氣泡→高壓區(qū)→氣泡破裂→產(chǎn)生局部真空→水力沖擊→發(fā)生振動(dòng)、噪音,對(duì)部件產(chǎn)生麻點(diǎn)、蜂窩狀的破壞現(xiàn)象。
四、防汽蝕裝置的應(yīng)用
水泵發(fā)生汽蝕的條件是由泵本身和吸入裝置兩方面決定的。因此研究汽蝕發(fā)生的條件,應(yīng)從水泵本身和吸入裝置雙方來考慮。
水泵汽蝕的基本關(guān)系式為
NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa
NPSHc=NPSHr=NPSHa--------水泵開始汽蝕
NPSHa>NPSHc、NPSHr------水泵無汽蝕
裝置汽蝕余量(有效汽蝕余量)---NPSHa
水泵汽蝕余量(必須汽蝕余量)---NPSHr
臨界汽蝕余量-------------------NPSHc
許用汽蝕余量-----------------[NPSH]
如排除水泵性能的影響外,那么防止汽蝕發(fā)生的因素就是要增大有效汽蝕余量即NPSHa,防汽蝕裝置根據(jù)水泵運(yùn)行條件及介質(zhì)參數(shù),有針對(duì)性的增大有效汽蝕余量,能有效阻止水泵汽蝕的發(fā)生。如果回收的是純熱水,即未達(dá)到飽和狀態(tài)不含汽,只是水泵抽吸時(shí)產(chǎn)生汽蝕輸送困難,這種情況下無須增設(shè)集水罐,只要裝一個(gè)防汽蝕裝置即可消除高溫水輸送過程中產(chǎn)生的汽蝕問題。另外裝置可根據(jù)需要,有高壓輸送類型與低壓輸送類型兩種模式以適應(yīng)不同的工藝條件。
舉列說明如熱力除氧時(shí)鍋爐給水泵與除氧器的位差必須大于6米,因?yàn)殡x心泵輸送104℃的除氧水時(shí)需要附加6米以上的壓頭,防汽蝕裝置可提供這6米以上的壓頭而保證水泵的正常運(yùn)行,無需在高位布置。,介質(zhì)溫度越高所需附加壓頭越大。用汽設(shè)備排放的冷凝水溫度一般都大于100℃,依靠自然條件難以提供該溫度條件下離心泵所需要的附加壓頭,通過增加水泵專門的防汽蝕裝置,根據(jù)不同回收水溫條件,設(shè)計(jì)不同的噴射增壓比,能保證給水泵即使輸送大于100℃以上的高溫冷凝水,也沒有汽蝕產(chǎn)生。