泵的汽蝕報告

泵汽蝕1/37Contents汽蝕現(xiàn)象及危害汽蝕余量汽蝕類型避免汽蝕措施12342/37液體在從泵吸人口流到葉片進(jìn)口前，會因流速增加和流阻損失而壓力深入下降當(dāng)Q不大于設(shè)計(jì)Q時，液流在進(jìn)口撞擊葉片正面，最低壓力在葉片進(jìn)口處接近前蓋板葉片背面上.如圖K2處。泵Q超出設(shè)計(jì)Q時，液流撞擊葉片背面，最低壓力部位在葉片進(jìn)口接近前蓋板葉片正面上，如圖K1處一、汽蝕現(xiàn)象及危害3/37汽蝕現(xiàn)象氣體產(chǎn)生如液體P減少到Pv或更低時，液體會汽化產(chǎn)生汽泡，尚有本來溶于液體現(xiàn)因P減少而逸出氣體。氣泡破滅流到高壓區(qū)，迅速凝結(jié)，氣體重新溶人液體，造成局部真空，四周液體質(zhì)點(diǎn)以極大速度沖來，互相撞擊，產(chǎn)生局部高達(dá)幾十MPa壓力由于氣泡產(chǎn)生和凝結(jié)造成局部高溫、高壓、高頻沖擊負(fù)荷，對液道造成機(jī)械剝裂和電化學(xué)腐蝕破壞現(xiàn)象稱為汽蝕4/37氣蝕現(xiàn)象低壓區(qū)→產(chǎn)氣憤泡→高壓區(qū)→氣泡破裂→產(chǎn)生局部真空→水力沖擊→發(fā)生振動、噪音，對部件產(chǎn)生麻點(diǎn)、蜂窩狀破壞現(xiàn)象。5/37汽蝕過程電化學(xué)腐蝕高壓水擊氣泡凝結(jié)液體汽化

汽蝕主要發(fā)生在葉輪外緣葉片及蓋板、渦殼或?qū)л喬?，并產(chǎn)生麻點(diǎn)和蜂窩狀破壞，不會發(fā)生在葉片進(jìn)口處6/37材料破壞過流部件產(chǎn)生剝蝕和腐蝕破壞，影響機(jī)組壽命性能下降汽蝕發(fā)展嚴(yán)重時，大量汽泡存在會堵塞流道截面，減少流體從葉輪取得能量，造成揚(yáng)程下降，流量減少，效率也減少汽蝕危害高溫、高壓、高頻沖擊負(fù)荷及電化學(xué)腐蝕作用泵噪音和振動強(qiáng)烈影響泵安全穩(wěn)定運(yùn)行7/37汽蝕余量有效汽蝕余量：是指液體自吸入液面到泵入口法蘭處，單位重量液體所具有能量比汽蝕時液體靜壓能所高出那部分能量，用NPSHa表達(dá)必須汽蝕余量：是指泵入口法蘭處單位重量液流達(dá)到葉輪內(nèi)部壓力最低點(diǎn)K處靜壓能減少值，用NPSHr表達(dá)二、汽蝕余量8/37ZAspAKs離心泵安裝高度A在A與s之間列柏努利方程得：整頓后有其中：有效汽蝕余量NPSHa9/37式中：Cs、ps——泵葉輪吸口處液體流速和此處壓力。

ZAs——泵吸入高度（即泵安裝高度）。∑hf(A-s)——泵吸入管內(nèi)流動阻力損失。上式可寫為：10/37式中PA——吸入液面此處壓力。

ZAs——泵吸入高度（即泵安裝高度）?！苃f(A-s)——泵吸入管內(nèi)流動阻力損失。NPSHa

稱為有效汽蝕余量有效汽蝕余量意義：標(biāo)志泵抗汽蝕性能好壞，它與吸入管特性和液體汽化壓力有關(guān)；與泵本身無關(guān)。有效汽蝕余量越大，泵越不容易發(fā)生汽蝕。11/37必需汽蝕余量NPSHrNPSHr：是指泵為了避免汽蝕所必需汽蝕余量。取決于泵進(jìn)口部分幾何形狀、轉(zhuǎn)速和流量，反應(yīng)液體進(jìn)泵后壓力深入減少程度，與吸入條件及所吸液體pv值無關(guān),是泵特性參數(shù)，一般由泵廠用20℃清水在額定流量下根據(jù)試驗(yàn)確定泵必需汽蝕余量。式中：c0、w0——液流進(jìn)入液道前絕對速度、相對速度。

λ1——液流自泵吸入法蘭面到泵葉輪葉道之間由絕對速度及流動損失引發(fā)壓降系數(shù)，一般取1.0～1.3。λ2——液流繞流葉片壓降系數(shù)，無沖擊損失時取0.2～0.4。NPSHr越小，泵汽蝕性能越好。12/37泵汽蝕判斷：NPSHa>NPSHr

不發(fā)生汽蝕NPSHa=NPSHr

開始發(fā)生汽蝕NPSHa>NPSHr

嚴(yán)重汽蝕一般而言，當(dāng)NPSHa=NPSHr

開始發(fā)生汽蝕。在實(shí)際應(yīng)用中為了安全起見，一般采取許用汽蝕余量〔NPSH〕作為汽蝕發(fā)生判據(jù)，一般許用汽蝕余量取值范圍為：許用汽蝕余量：〔NPSH〕=（1.1~1.3）NPSHr安全系數(shù)：n=1.1~1.3離心泵不發(fā)生汽蝕條件：NPSHa≥〔NPSH〕13/37泵安裝高度計(jì)算前面導(dǎo)出公式：安裝高度：則：許用安裝高度：14/37討論：（1）NPSHr允許由試驗(yàn)測定，不一樣型號泵其值不一樣，由廠家出廠前由試驗(yàn)測定；測定條件為：液面壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，流體為水，水溫20℃；（2）當(dāng)進(jìn)口管路無阻力，液面壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，uA=0，不考慮飽和蒸汽壓影響時，zs=10.33m是泵安裝高度極限；（3）當(dāng)進(jìn)口管路阻力增大時，允許安裝高度減少，故應(yīng)盡也許減小吸入管路阻力；如：*吸入管路盡也許短，少走彎路；*進(jìn)口管路直徑一般大于出口管路直徑；*進(jìn)口管路上避免無須要管件，如泵裝于液面下可免裝止逆閥（并且啟動前不用灌泵），流量調(diào)整閥裝于出口管路；15/37（4）實(shí)際生產(chǎn)過程中，管路流量有也許發(fā)生變化，那么此時吸入管路阻力也發(fā)生變化；若流量增大則允許安裝高度減小，因此為避免在實(shí)際操作中由于流量提升或其他參數(shù)（如液體溫度，液面壓力等）變化而出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象，允許安裝高度按也許出現(xiàn)最大流量計(jì)算并且實(shí)際安裝高度應(yīng)低于允許安裝高度：

（5）對油泵一般給出允許汽蝕余量，當(dāng)實(shí)際操作條件與允許汽蝕余量測定條件不一樣步，應(yīng)進(jìn)行校正：對于油品ф<1，因此通過校正后允許安裝高度值更大，而未通過校正計(jì)算得到允許安裝高度則較??；16/37允許吸上高度Hs定義當(dāng)pk=pv，pS=pemin時剛好發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，此時吸上高度為不會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象最大值：

為了安全允許吸上高度為：因此允許安裝高度也可用允許吸上高度法計(jì)算17/37討論：（1）Hs只能由試驗(yàn)測定，不一樣型號泵其允許吸上真空度不一樣，由廠家出廠前由試驗(yàn)測定；測定條件為：液面壓力為1atm，流體為水，水溫20℃

，飽和蒸汽壓為0.24mH2O；（2）當(dāng)進(jìn)口管路阻力增大時，允許安裝高度減少，故應(yīng)盡也許減小吸入管路阻力；（3）允許安裝高度按也許出現(xiàn)最大流量計(jì)算并且實(shí)際安裝高度應(yīng)低于允許安裝高度：（4）zs=10.33m是泵安裝高度極限（5）對清水泵一般給出允許吸上真空度參數(shù)，當(dāng)操作條件與允許吸上高度測定條件不一樣步，應(yīng)進(jìn)行校正18/37為操作溫度下被輸送液體飽和蒸汽壓，mH2O

為操作條件下輸送液體時允許吸上高度，m液柱

為操作條件下液面壓力，mH2O

再考慮操作條件下輸送流體密度與測定條件下流體密度差異：由該式可知，液面壓力越小、飽和蒸汽壓越高、密度越大，則允許安裝高度越低；經(jīng)校正后操作條件下允許安裝高度為：19/37船舶輔機(jī)

第3章離心泵

[CentrifugalPump]泵說明書給出hr值。由圖可見，hr隨Q增大而增大，由于流量增大，液體進(jìn)泵后壓降也增加。hr很難計(jì)算，用汽蝕試驗(yàn)確定：逐步增大吸入真空度，揚(yáng)程或效率下降(2+K/2)%時汽蝕余量稱為臨界汽蝕余量hc。hc加上大于0.3m余量定為必需汽蝕余量hr。使用時ha比hr具有大于10%(大于0.5m)余量。(差值大于0.5m)20/37必需汽蝕余量hr和允許吸上真空高度[Hs]都是表達(dá)泵吸入性能好壞性能參數(shù)，性質(zhì)同樣，只是表達(dá)方式不一樣。

ha減小到等于

hr時，吸上真空度達(dá)成[Hs]。21/37有效汽蝕余量

ha下降接近

hr但未降到很低時，汽蝕已經(jīng)發(fā)生但尚未顯著影響到泵性能狀態(tài)稱為潛伏汽蝕。圖中畫斜線部分為不穩(wěn)定汽蝕，最容易破壞部件。垂直線斷裂工況，K為斷裂點(diǎn)，斷裂工況形成汽、水兩相區(qū)，振動和噪音不強(qiáng)烈，破壞不顯著，稱為穩(wěn)定汽蝕。吸高zs3>zs2>zs1

，可見吸高越大，

ha越小，斷裂工況越向小流量方向移動，不發(fā)生汽蝕流量范圍越小。22/37ns不一樣泵受汽蝕影響情況不一樣，汽蝕特性曲線也有差異。中、低ns離心泵葉片流道比較窄長，發(fā)生汽蝕后汽泡很快就會充滿流道，使揚(yáng)程、效率急劇下降，其特性曲線具有顯著斷裂點(diǎn)其中低ns泵發(fā)生汽蝕后很快就會造成斷流，難以出現(xiàn)穩(wěn)定汽蝕工況高ns離心泵和混流泵或葉輪進(jìn)口直徑大高汽蝕性能離心泵，葉片間流道短而寬，因此汽泡發(fā)生后不會迅即充滿流道，從而使特性曲線在達(dá)成斷裂點(diǎn)之前有較長一段揚(yáng)程和效率逐漸下降部分23/37NPSHaNPSHrH當(dāng)有效氣蝕NPSHa降到低于必需氣蝕余量NPSHr時，產(chǎn)生噪音、振動、壓頭顯著減少，稱不穩(wěn)定氣蝕區(qū)。當(dāng)有效氣蝕NPSHa深入減少，噪音和振動并不強(qiáng)烈，壓頭和流量脈動消失，特性曲線呈一條下垂線，稱“斷裂工況”，也稱“穩(wěn)定氣蝕”。HQ氣蝕特性曲線24/37NPSHa3NPSHrHHQNPSHa2NPSHa1Zs3Zs2Zs1不一樣吸高Zs（Zs3>Zs2>Zs1）吸高Zs越大，有效氣蝕余量NPSHa越小，斷裂工況向小流量方向移動泵，不發(fā)氣憤蝕流量范圍越小。}有效氣蝕NPSHa氣蝕特性曲線25/37汽蝕類型

葉型汽蝕間隙汽蝕局部汽蝕三、汽蝕類型26/37

葉型汽蝕：發(fā)生在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片上汽蝕。（如圖a)間隙汽蝕：水流通過狹小流道與間隙時流速變大，從而引起壓力減少而產(chǎn)生負(fù)壓所形成。(如圖b)圖a圖b27/37葉型汽蝕28/37

局部汽蝕：水輪機(jī)過流部件局部凸凹不平時，也會引發(fā)局部真空形成局部氣蝕。（如圖c）圖c29/37四、避免汽蝕措施兩種辦法：改善泵構(gòu)造形式或尺寸。設(shè)計(jì)吸入管及吸入條件。（一）改善泵構(gòu)造形式或尺寸⑴增大泵吸入口直徑及葉輪葉片入口寬度和構(gòu)造。⑵采取前置誘導(dǎo)輪，提升葉輪進(jìn)口處吸入壓力。⑶采取雙吸式葉輪，使進(jìn)口截面增大，流速減小。⑷合理設(shè)計(jì)葉片進(jìn)口角度