解決泵吸入效率低、氣蝕和管道振動問題技術(shù)方案

技術(shù)方案技術(shù)方案解決泵吸入效率低、氣蝕和管道振動問題技

術(shù)方案泵是量大面廣的機械產(chǎn)品，在國民經(jīng)濟各部門中起著重要的作用。在泵的使用中，汽蝕問題的普遍存在，讓企業(yè)使用者及工程技術(shù)人員為之“頭疼”。一、 汽蝕現(xiàn)象液體在一定溫度下，降低壓力至該溫度下的汽化壓力時，液體便產(chǎn)生汽泡。把這種產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象稱為汽蝕。汽蝕時產(chǎn)生的氣泡，流動到高壓處時，其體積減小以致破滅。這種由于壓力上升氣泡消失在液體中的現(xiàn)象稱為汽蝕潰滅。泵在運轉(zhuǎn)中，若其過流部分的局部區(qū)域（通常是葉輪葉片進口稍后的某處）因為某種原因，抽送液體的絕對壓力降低到當時溫度下的液體汽化壓力時，液體便在該處開始汽化，產(chǎn)生大量蒸汽，形成氣泡，當含有大量氣泡的液體向前經(jīng)葉輪內(nèi)的高壓區(qū)時，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在氣泡凝結(jié)破裂的同時，液體質(zhì)點以很高的速度填充空穴，在此瞬間產(chǎn)生很強烈的水擊作用，并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面，沖擊應(yīng)力可達幾百至幾千個大氣壓，沖擊頻率可達每秒幾萬次，嚴重時會將壁厚擊穿。在水泵中產(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)生汽蝕后除了對過流部件會產(chǎn)生破壞作用以外，還會產(chǎn)生噪聲和振動，并導致泵的性能下降，嚴重時會使泵中液體中斷，不能正常工作。二、 泵汽蝕基本關(guān)系式泵發(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)從泵本身和吸入裝置雙方來考慮，泵汽蝕的基本關(guān)系式為NPSHcSNPSHrS[NPSH]SNPSHaNPSHa=NPSHr(Nosh)——泵開始汽蝕NPSHaNPSHa>NPSHr(NPSHc)——泵無汽蝕式中NPSHa——裝置汽蝕余量又叫有效汽蝕余量，越大越不易汽蝕；三、 防止發(fā)生汽蝕的措施欲防止發(fā)生汽蝕必須提高NPSHa，使NPSHa>NPSHr可防止發(fā)生汽蝕的措施如下：1.減小幾何吸上高度hg(或增加幾何倒灌高度)；即合理設(shè)計吸入管路及調(diào)整安裝高度該方法雖能徹底消除汽蝕問題，但在生產(chǎn)現(xiàn)場卻很難采用。這是因為調(diào)整泵的吸入管路及安裝高度，工程量大、施工費用高，并且受施工環(huán)境的制約，只有在裝置停車或大檢修時才能進行；同時，由于工藝條件的限制，調(diào)整泵的吸入管路及安裝高度又將影響后續(xù)工藝，具有連鎖反應(yīng)。2．減小吸入損失，為此可以設(shè)法增加管徑，盡量減小管路長度，彎頭和附件等；即改進泵入口的結(jié)構(gòu)參數(shù)這一方案適于在離心泵的設(shè)計制造階段，該方法在生產(chǎn)現(xiàn)場無法采用。3．防止長時間在大流量下運行；4．在同樣轉(zhuǎn)速和流量下，采用雙吸泵，因減小進口流速、泵不易發(fā)生汽蝕；5．泵發(fā)生汽蝕時，應(yīng)把流量調(diào)小或降速運行；6．泵吸水池的情況對泵汽蝕有重要影響；7．對于在苛刻條件下運行的泵，為避免汽蝕破壞，可使用耐汽蝕材料。即應(yīng)用涂層技術(shù)保護，可修補流體設(shè)備的腐蝕表面，減小設(shè)備表面粗糙度，減少泵內(nèi)渦流的產(chǎn)生，高密度堅硬的光滑表面，能夠當提高抗氣蝕余量，但并不能達到標本兼治的效果。更何況目前國內(nèi)的材料來來看很難到達理想目的，只能起到短暫延長設(shè)備使用壽命效果，噪音振動問題并不能解決，更換葉輪頻繁成本較高。四、 美國程氏流體系統(tǒng)公司程大酉博士，在研究火箭發(fā)動機“90度彎管效應(yīng)”的基礎(chǔ)上，發(fā)明了解決管道拐彎處渦流問題的CRVCRV比傳統(tǒng)方法更有效的解決由于管道拐彎處渦流使泵產(chǎn)生汽蝕問題。大大減少了停機檢修時間及更換“泵”的次數(shù)達到按期檢修保證生產(chǎn)時間、大大節(jié)約能量消耗及人力，更便于安裝使用，減小噪音、振動、蒸汽、有毒原料等泄漏現(xiàn)象消失、運行費用減少，利潤相應(yīng)提高。五、CRV介紹95%的泵體存在不同程度的空化現(xiàn)象。95%的工業(yè)爆炸、火災(zāi)、氣體泄漏都發(fā)生在，被侵蝕的管道“肘”部和正在泄漏的泵或控制閥處。95%的這些問題都被程氏流體系統(tǒng)公司的技術(shù)經(jīng)驗和專利產(chǎn)品解決掉。其中一項稱為（CRV?）的發(fā)明專利能夠抵消彎管效應(yīng)。六、原理CRV?源于流體動力學設(shè)計，其結(jié)構(gòu)使流體在進入彎管之前就產(chǎn)生渦旋，此渦旋可與在彎管產(chǎn)生的離心渦旋相抵消，使流動更均勻一致，這樣管道拐角任何橫截面的分流都形成平穩(wěn)流，最終形成平穩(wěn)剖面流出拐角，達到拐角處水流與直管道中的水流一樣暢通。七、結(jié)構(gòu)CRV?是由六個縱向葉片組成的裝置，葉片焊接在一個圓管內(nèi)部，圓管長度與自身的直徑大致相等，葉片下游的一端經(jīng)略微旋轉(zhuǎn)，呈螺旋形。此裝置可以通過焊接或法蘭連接，安裝在彎管上游。

(b)消耗得到很多疑難問題得到解決，最終達到理想使用目的。fc(b)消耗得到很多疑難問題得到解決，最終達到理想使用目的。fc振、噪音及由此類踐證明使用該產(chǎn)品的^弋*■-J-小庶恣"到提冋'運仃得'兀七、■■-：■ ■?節(jié)約，維修費用大大減少，在實際應(yīng)用中八、CRV流體實驗效果圖．注入染料的水從左向右流動．我們能看見入口無序流動的水流經(jīng)過“肘”部后，從出口流出時顯得非常的紊亂．在右手邊是一個在彎頭處安裝了CRV?的實驗操作，我們可以看見側(cè)視圖和俯視圖，值得我們注意的是微粒在流體中的軌跡都是在做螺旋運動．（例如：一些微粒從外部運行到內(nèi)部）如果我們追蹤它們，

它會顯示它們都運行相同的距離．而且在角彎的內(nèi)部均無分流現(xiàn)象，也沒有任何紊亂．（有實驗錄像可提供）九、計算機計算流體動力分析結(jié)果圖1顯示水流經(jīng)過拐彎的速度和速度輪廓.圖1顯示水流經(jīng)過拐彎的速度和速度輪廓.流體從左向右流動.■VTVVEIQfl!■?L1WT'IfI7?FT如g你可以看到綠色區(qū)域混流上來進入角彎.你可以看到綠色區(qū)域混流上來進入角彎.紅色區(qū)域圍速度的增加.深藍部分是一個翻轉(zhuǎn)流動或消極流動區(qū)域.這fi.、?? j.-”皆 T個非常好的例子,說明為什么泵或流量表不能安裝在離角彎近的■■ ?.■' pI1 I地方,而且流體在角彎內(nèi)有多嚴重的紊亂.圖2是一個相同的實驗只是在頭上加了一個CRV.很明顯在內(nèi)部半徑周圍有一個速度的增加,但從角彎流出的液體基本上完全發(fā)展成統(tǒng)一的速度輪廓是完全一致的．

十、CRV?通過“肘”（管道彎處）改善流體流動CRV?安裝效果前后對比無CRV?無CRV?“肘”處出現(xiàn)流體分離和湍流有CRV?CRV?消除流體轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的湍流?！?性的4—■:性的4個月一次的?一個3500轉(zhuǎn)/分的泵體在輸入管的外觀。在安裝CRV?系統(tǒng)之前處這個裝置減少噪音，延長密封裝置，軸承，和葉輪的壽命，同時提高了輸出力和輸出流量。在安裝CRV系統(tǒng)前，整個輸出效率需要三臺同樣的泵體并行提供，而在安裝了CRV系統(tǒng)在每個輸入彎道以后，兩臺輸入泵就可以滿足需要，而第三臺成為備用輸入設(shè)備。十一、案例：常熟杜邦氟化物科技有限公司泵出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象影響其正常生產(chǎn)。當流體經(jīng)過彎頭就會產(chǎn)生流體分離和回流（伴隨產(chǎn)生氣泡），沒有足夠直管段進行恢復，擾流和間斷流狀態(tài)直接進入泵吸入口，所以會產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，達不到泵的的設(shè)計需求。每2個月就將更換一次泵，工廠每天停車要花費100,000美金。在此情況下杜邦美國公司辦事處直接找到美國程氏流體系統(tǒng)公司董事長請求其以最快的時間里給他們制造一個8英寸CRV解決燃眉之急，在彎頭前安裝CRV后再也沒有出現(xiàn)此泵效率不高和氣蝕而影響正常生產(chǎn)的現(xiàn)象。十二、根據(jù)貴公司管道安裝的情況和和泵的汽蝕、噪音、振動情況及我們豐富的經(jīng)驗判斷，給貴公司提供以下方案：有CRV沒有CRV有CRV根據(jù)以上圖可以看出，沒有CRV泵，進水處出現(xiàn)流體分離和氣穴現(xiàn)象（低壓氣泡突然形成破裂）導致泵推動器兩端的流體壓力失去平衡，導致振動和噪音。若吸入口有CRV，泵內(nèi)形成均衡的流體分布，降低壓力、氣穴消除的同時振動和噪音也不見了。我司技術(shù)工程師初步判定貴公司的泵的振動、噪音大、無吸力、頻繁更換密封現(xiàn)象首先由于泵的安裝不合理問題引起的（在貴公司泵的吸入口前有一個90度的彎頭，這個彎頭與泵的吸入口距離只有3.6個只管段，這恰恰與工業(yè)管道設(shè)計標準中的直管段要求相違背，所以會產(chǎn)生流體分流，使流體混亂導致泵無法達到設(shè)計功率、振動、噪音、氣蝕等現(xiàn)象）。此問題應(yīng)該是首位的，因為在安裝泵需要在輸入口處留至少大于10倍于輸入口直徑的管道，用以驅(qū)散由彎道引起的不正常擾流，當管道的直徑增大時，將很難滿足這一需求。如果不滿足這一需求，進入泵體的不規(guī)則擾流和間斷流，致使作用于葉輪的流體不均衡，導致泵體軸承不穩(wěn)定性振動，無吸力和葉輪氣蝕等現(xiàn)象。而安裝CRV?后輸入管道可以縮短到2倍于輸入口直徑的管道）。其次是由于管道的安裝不合理造成的；流體經(jīng)過彎頭發(fā)生流體分離，流體分離使流體以擾流形態(tài)流出彎管，（擾流很容易造成管道振動、噪音甚至使影響到彎頭下游的泵、儀表、控制閥等流體設(shè)備。）按管道設(shè)計標準要求應(yīng)該有10到30倍的直管進行流體恢復，流體才能恢復到平穩(wěn)均勻狀態(tài)。而我們的管道HI、IL、LM、MN、HQ、QR、RS均不符和相關(guān)標準規(guī)定，所以在H點開始就開始產(chǎn)擾流，使管道發(fā)生振動、噪音現(xiàn)象，流體到達Q、R、S、I、L、M、N點時流體混亂依次遞加，使流體到達泵入口時，使流體顯的非?；靵y，造成的結(jié)果是泵發(fā)生空化、震動、密封疲勞，導致泄漏，甚至發(fā)生斷流現(xiàn)象。我們工程師建議如圖：如圖可以看到貴公司的水泵吸入管線有太多的彎頭，.因此我們提供三個解決的方案。1）、貴公司更改管道，盡量的減少彎頭。2） 、在H點、R點、M點分別安裝我們的CRV，在H點安裝CRV為了使流體避免在H點產(chǎn)生分流，使HQ和IL兩條管道平均分流，并且減少擾流產(chǎn)生；在M點、R點分別安裝CRV是為了對擾流進行整流，緩解擾亂流體直接進入M、R點的彎頭并且避免M、R點彎頭繼續(xù)產(chǎn)生流體分離繼續(xù)產(chǎn)生擾流，從而到達流體相對穩(wěn)定均勻的流態(tài)流如泵體，從而減少汽化現(xiàn)象、氣蝕現(xiàn)象、吸入效率低現(xiàn)象及噪音振動現(xiàn)象。3） 、在每一個彎頭前安裝CRV即在：H、I、L、M、Q、R6個彎頭前安裝CRV，這樣的效果在不更改管線的情況下效果最好，但由于費用過高建議貴公司采用第2條建議，如果第2條建議