循环水泵汽蚀原因分析及改造方案

44流体机械2002年第30卷第9期.文章编号: 1005- -0329( 2002 )09- 004- -02循环水泵汽蚀原因分析及改造方案车全贤(茂名石化物资供应公司广东茂名525011)摘要:从吸水池尺寸形状、进水管、抽送介质的物理化学特性、泵必需的汽蚀余量和汽蚀比转速等方面讨论了循环水泵汽蚀产生的原因并提出了改造方案。关键词:循环水泵汽蚀汽蚀余量吸水池中图分类号: TH31文献标识码: AAnalysis on the Reasons for Circulation Pump' s CavitationChe QuanxianAbstract : The reasons which caused the circulation water pump' s cavitation was discussed , Some suggestion was introduced ，whichinclude the cistern' s dimersion and figure , water- pipe , the physical chemical characteristic of the medium , the nesessary HPSH andcavitation NS of the pump etc .Keywords : circulation water pump icavitation :NPSH icistern1前言首先介绍一下该泵系统中的进水部分。吸水池的平面图见图1剖面图见图2池内水的化学物理茂名乙烯供水车间第二循环水场有循环水泵特性见表1。32SA- 10C型单级双吸中开式离心泵机组5台,自1995年8月投产运行以来泵一直在汽蚀状况5-08_下运行,叶轮使用寿命短蜂窝状腐蚀严重。经现场监测，运行中的4台泵出口压力表指-275针存在着不同程度的摆动,摆幅在0.06 ~0.11MPa之间机组有轻微的振动和噪声吸水池液面严重扰动并浮有大量气泡。对该泵的汽蚀泵吸入口原因进行分析如下。300040054005000申图2吸入水池剖面示意冷吸却在泵的系统中通常用汽蚀余量NPSH表示泵汽蚀性能的好坏汽蚀余量又分为有效汽蚀余量NPSH和必需汽蚀余量NPSH,。“中国煤化工系统的装置条件确定,图1吸入水池 平面示意MHCNMHG三的吸入口处单位重量的航以兵起压力的富余能量,即2汽蚀产生的原因流体所具有的大于饱和蒸汽压力的富余能量。收稿日期: 2002-04-1Vol. 30 ,No.9 2002FLUID MACHINERY45表1第二循环水场吸水池工艺指标序号参数名称数据指标导光板式覆培1供水温度( C )不超过33供水压力( MPa)0.45~0.553余氯含量( mg/L)0.5~1.04总磷含量mg/L)7.0~9.0钙离子含量( mg/L)50~ 120吸人喇叭门6pH值7.5~8.5图4合理结构异养菌含量(冬季I mg/L)1x 107异养菌含量(夏季X mg/L)5x 10NPSH。越大泵越不容易发生汽蚀。必需汽蚀余量是由泵本身的汽蚀性能所决定的是流体从泵吸入口至叶轮叶片背面进口边K点处的压力降(见图3) NPSH, 越小则表示泵吸入喇吸口本身的抗汽蚀性能越好,可以降低机组对有效汽图5不合理结构蚀余量的要求。(2吸水池的前池壁距吸入喇叭口后池壁间的距离未达到标准推荐要求,根据标准应为8DKC(D在美式标准中为吸入喇叭口进口部位内径,本系统中D= 1.02m)即8.16m而现场仅为5m,造成水池内扰动严重、水流分布不匀。2.2倒灌高度不够根据现场资料可知,吸入池最高液面标高-0.45m泵中心线标高- 1. 85m ,则倒灌高度最大图3~ 叶轮示意为1.4m ,如果液面降低,倒灌高度还会小于在装置中泵不发生汽蚀的必要条件是有效汽1.4m对于非标准设计的吸入池来说应该提高淹蚀余量大于必需汽蚀余量。即NPSH。> NPSH。没深度。影响有效汽蚀余量的因素主要有吸入水池形2.3进 入吸入池前的二次循环水冷却不够充分状、淹没深度、吸入管以及被输送流体的物理、化40° ~ 50的温水进入吸入池时容易产生一定学特性等。量的气泡这些气泡随池内漩涡进入叶轮形成气影响必需汽蚀余量的主要因素是叶轮入口部囊阻碍流道，或被高压液体挤破爆裂然后又形分的液流速度、液流转弯曲率半径、叶片头部几何成气泡。形状尺寸等。2.4 泵必需的汽蚀余量NPSH,因此从以下几个方面讨论本系统汽蚀产生为了便于比较泵的汽蚀性能引进汽蚀比转的原因:速C这是一个与泵汽蚀余量NPSH,、流量及转速2.1吸入水池尺寸及形状有关的性能参数,C 可以用下列公式计算:对照标准的吸入水池图4)本系统的吸入水C=5.62nvQ( NPSH, )/4池(图5 )的形状及尺寸存在以下两点不当之处:一般计算 泵的最高效率点的C值。32SA-(1)吸入水池前的全湿周封闭流道中顶部标中国煤化王洲，为6.2m流量Q=高为-1.6m ,底部标高为- 3. 1m底部距吸入池底有2.3m形成急剧落差，进入吸水池的部位采CNM H蚀比转速:5. 62nVQ/2_ 5.62x740x√272用了直壁即900拐角的形式,而未应用锥壁规则,== 1058.5( NPSH, 4(6.2)/4逐渐过渡进入吸入池，致使液流在该部位产生瀑布效应形成漩涡和紊流。(下转第6页)6流体机械2002年第30卷第9期态极易出现扫膛现象。此外间隙过小间隙上下F 80游静压差作用可使流体在叶片端部绕流时具有非n=970r/min常高的流速，该流速在间隙处被尖锐棱边进-步加速在间隙内将形成-个很低的静压甚至会降到流体汽化压以下,从而产生间隙汽蚀。甚至还90可能进-步使泵出现激振影响转子运行的平稳。Q-H当然间隙过大又会使泵的泄漏量增加效率降低。754结论(1对于半开式离心泵、混流泵比较合理的间0-60170023002900隙范围是0.3 ~ 0.6mmoQ(m h)间隙0.,25mm0.05% D:间隙0.6mm(0.12% Da)(2对于轴流泵比较合理的间隙范围是(0.08间隙0.4mm(0.08%D;)间隙0.75mm(0.15% D2)~0. 12 )% mmo但最小不应小于0.2mmo(3对于部分流泵,文献2]等给出了合理的图4500HZL-4 化工轴流泵性能曲线试验表明轴流泵间隙值取(0.08~0.12)%间隙范围笔者在实际生产中也多次校验应用，,认D2较为合适(卧式泵取大值立式泵取小值对化为间隙1.2~ 2mm则更为确切。工泵取大值对常温清水泵取小值)在此区域泵参考文献的性能虽不及小间隙但下降幅度可以接受泵的[1] KSB公司编著王同舜等译. 离心泵技术辞典[ M].运行平稳性较好且一般生产厂制造安装均不困北京:中国石化出版社难。[2]沈阳水泵研究所主编.叶片泵设计手删M]北京:试验验证了文献1 ]给出的间隙值0. 1% D2。机械工业出版社,1983 (7).但文献1]给出的最小间隙值0.1mm过小,泵运转时由于轴的挠度变化,叶轮容易扫膛特别是卧作者简介操松林男,1966 年生从事泵的技术研究与开发式泵由于叶轮等转动件的重量作用及轴承本身的工作。通讯地址230031安徽合肥长江西路888号合肥通用机械研究所。固有游隙,使叶轮在壳体中不是完全处于居中状(上接第45页)根据目前统计资料,同时兼顾汽蚀性能和效使液流平稳进入吸水池但这些办法改造费用昂率时泵的汽蚀比转速范围为:C= 800~ 1200。由贵工程量大，改造周期长影响生产。因此建议此可知靠改造叶轮的水力构造来增大汽蚀比转采用最快捷的改造方案:速的潜力不大,且须以损失效率作为代价何况叶( 1 )更换叶轮材质。改铸铁为不锈钢推荐使轮改造还受现行泵结构的限制。用0Cr13Ni4Mo这是-种抗汽蚀性能良好的材质,由上述分析可知造成循环水泵汽蚀的主要陵河电厂、.上海自来水公司等单位，使用该类材质原因是形状尺寸不当的吸入水池内产生的漩涡和的叶轮在汽蚀工况下运行都收到良好的效果,叶流态紊乱以及大量气泡的生成另外含有氯离子轮寿命至少在4~5年。且偏碱性弱腐蚀的水质加速了叶轮的腐蚀。( 2 )由于水池的水较清洁,可 取消吸入喇叭口底中国煤化工路的阻力损失。3改造方案YHc N M H G的进口过流面积。改造吸水池有多种方案,如加装导流板式隔作者简介车全贤男,1968 年生工程师从事化工设备的优墙利用锥壁规则改造进水流道消除急剧落差,化理论及应用工作。通讯地址:525011广东茂名市红旗北路108号茂名石化物资供应公司。