離心泵的安裝高度的確定

關(guān)于離心泵的安裝高度的確定（一）氣蝕現(xiàn)象（1）氣蝕概念離心泵是靠葉輪以一定的速度旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力將液體介質(zhì)輸送出去的一種流體機(jī)械。液體在泵內(nèi)流動(dòng)時(shí),由于葉片的形狀和液流在其突然改變方向等流動(dòng)特點(diǎn),在葉輪入口產(chǎn)生低壓區(qū)。若處于低壓區(qū)的流體壓力降低到對應(yīng)液體溫度的飽和蒸汽壓，液體便開始汽化而產(chǎn)生氣泡，如果壓力繼降低氣泡及其區(qū)域會逐漸擴(kuò)大，與此同時(shí)一部分原來可能溶解在液體中的某些活潑氣體(如水中的氧等),也會由于壓力降低而逸出重新成為氣泡。當(dāng)以上這些氣泡隨液流進(jìn)入泵內(nèi)高壓區(qū)時(shí),氣泡受壓又迅速凝聚成液體，體積驟然減小而產(chǎn)生局部真空（如果是水體積是1600/1的關(guān)系）。瞬間,氣泡周圍的液體迅速進(jìn)入氣泡凝聚產(chǎn)生的空穴,并伴有局部的高溫高壓液擊現(xiàn)象，在沖擊點(diǎn)處壓力可以高達(dá)幾百個(gè)大氣壓，而氣泡不斷產(chǎn)生破裂，頻率很高，如果氣泡破裂于流體當(dāng)中，只有噪音，如果在葉輪表面上，沖擊力就作用于葉輪上，加之流體可能產(chǎn)生的腐蝕作用，長期下去就會使葉輪出現(xiàn)斑痕和裂隙而過早損壞。流體中氣泡的產(chǎn)生、擴(kuò)大、潰滅的過程中伴隨著復(fù)雜的物理化學(xué)現(xiàn)象，表現(xiàn)出噪聲、振動(dòng)，并伴有流量、揚(yáng)程和效率的降低，致使離心泵的性能下降,同時(shí)過流部件也會遭到破損，甚至不能工作的現(xiàn)象統(tǒng)稱為氣蝕。第2頁,共22頁，2024年2月25日，星期天離心泵的氣蝕氣蝕時(shí)葉輪內(nèi)緣葉片第3頁,共22頁，2024年2月25日，星期天abc氣蝕對葉輪的破壞第4頁,共22頁，2024年2月25日，星期天（2）氣蝕的后果和影響當(dāng)氣泡不太多、汽蝕不嚴(yán)重時(shí),它對泵的運(yùn)行還不至于產(chǎn)生明顯的影響。但是當(dāng)氣泡大量產(chǎn)生、氣蝕持續(xù)發(fā)展時(shí),就會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果和危害。這主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①泵的性能突然下降。泵發(fā)生氣蝕時(shí),使流體介質(zhì)連續(xù)性受到破壞，泵的揚(yáng)程、流量、效率都會急劇下降,導(dǎo)致泵不能連續(xù)正常工作。②泵產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。氣泡潰滅時(shí),產(chǎn)生強(qiáng)烈的水擊，因流體質(zhì)點(diǎn)間相互沖擊和對流道壁面的強(qiáng)烈沖擊會產(chǎn)生寬頻帶的噪聲,甚至能聽到“劈劈啪啪”的爆炸聲，并引起泵的振動(dòng),造成泵不能正常工作。③對過流部件的侵蝕。氣蝕對材料的侵蝕是迅速而嚴(yán)重的，它可使流道部件（主要是葉輪）變成蜂窩狀或海綿狀,嚴(yán)重的表面被蝕透、穿透。④汽蝕也是水力機(jī)械向高流速發(fā)展的巨大障礙。因?yàn)橐后w流速愈高，會使壓力變得愈低更易汽化發(fā)生汽蝕。第5頁,共22頁，2024年2月25日，星期天（二）離心泵的安裝高度裝置的氣蝕余量是離心泵入口處的靜壓頭與動(dòng)壓頭之和超過被輸送液體在操作溫度下的飽和蒸汽壓頭之值，用（NPSH）a第6頁,共22頁，2024年2月25日，星期天p1—泵吸入口處的絕對壓強(qiáng)，Pa；u1—泵吸入口處的液體流速，m/s;pv—輸送液體工作溫度下的飽和蒸汽壓，Pa；ρ—輸送的液體密度，kg/m3.裝置的汽蝕余量決定于輸送液體的液面高度或入口設(shè)計(jì)壓力大小，入口管路流體阻力，包括管徑大小，入口閥開度。越大越不易發(fā)生氣蝕。第7頁,共22頁，2024年2月25日，星期天泵的必需氣蝕余量（NPSH）r為了使泵不氣蝕，泵進(jìn)口處必須具有超過輸送溫度下的液體汽化壓力的壓力能，使泵不發(fā)生氣蝕所必須具有的富余量——叫必須氣蝕余量。用（NPSH）r表示。一般由泵廠通過實(shí)驗(yàn)測定。必需氣蝕余量（NPSH）r是泵的性能參數(shù)之一，必需氣蝕余量由泵的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)數(shù)決定，如葉片形狀，葉輪流道寬度等決定，（NPSH）r值越小，則允許入口壓強(qiáng)越低，說明泵的抗氣蝕能力越強(qiáng)，而裝置的氣蝕余量（NPSH）a值越高，則泵避免氣蝕的安全性就越大。第8頁,共22頁，2024年2月25日，星期天（NPSH）a

＝（NPSH）r

泵開始?xì)馕g（NPSH）a

＞（NPSH）r

泵無氣蝕輸送清水時(shí)要求:

（NPSH）a

≥（NPSH）r+0.3m

（2-9）輸送工藝流體時(shí)：（NPSH）a

≥（1.1～1.3）（NPSH）r

（2-10）對于重要裝置及容易汽化的介質(zhì)，安全系數(shù)取大值第9頁,共22頁，2024年2月25日，星期天離心泵的允許吸上高度離心泵的允許吸上高度又稱允許安裝高度，是指泵的吸入口與吸入液槽液面間可允許達(dá)到的最大垂直距離，以Hg表示若貯槽上方與大氣相通，則p0為大氣壓pa，上式表示為第10頁,共22頁，2024年2月25日，星期天允許安裝高度計(jì)算式通常例題【2-2】第11頁,共22頁，2024年2月25日，星期天（三）提高離心泵抗汽蝕性能的措施1、合理確定葉片進(jìn)口邊和前蓋板形狀

葉片進(jìn)口邊向葉輪進(jìn)口外延和減少前蓋板與葉輪軸線夾角,即減少液流從軸向到徑向的過渡程度,縮短了從泵入口到葉輪入口的距離,減少了液流從軸向到徑向的轉(zhuǎn)彎損失,它們都能減少壓降系數(shù),從而提高泵的抗氣蝕性能。但這樣會增加葉輪鑄造的難度和增大葉輪軸向尺寸。2、合理增大葉片進(jìn)口沖角Δβ

通常推薦葉片進(jìn)口沖角Δβ為3～15°,其結(jié)果可以增大葉片進(jìn)口安放角,減少壓降系數(shù),從而既不影響泵的效率又可提高泵的抗氣蝕能力。3、采用雙吸式葉輪

在泵流量一定的情況下,這樣做可以使流經(jīng)單側(cè)葉輪的流量減少一半,從而降低每個(gè)葉輪進(jìn)口平均流速、葉輪進(jìn)口處液體的相對速度和流體繞過葉輪頭部的壓降系數(shù),但這樣受到結(jié)構(gòu)的限制。第12頁,共22頁，2024年2月25日，星期天4、增加誘導(dǎo)輪

在離心泵葉輪前面增加一個(gè)葉片負(fù)荷很低的軸流式葉輪,通常稱之為誘導(dǎo)輪。誘導(dǎo)輪不同于一般的軸流泵,它的輪轂比較小,葉片安放角也小,葉片數(shù)也少,葉柵密度大,這些特點(diǎn)使之具有很好的抗氣蝕性能。誘導(dǎo)輪產(chǎn)生的揚(yáng)程能為后繼的離心葉輪起到增壓作用,使離心葉輪入口不產(chǎn)生氣蝕。除誘導(dǎo)輪本身具有優(yōu)良的抗氣蝕性能外,再加上它距離泵入口很近,能較明顯的減少從泵入口到葉輪進(jìn)口間的能量降低值。由于誘導(dǎo)輪葉片間流道較長且外緣處相對速度大,外緣處如果產(chǎn)生氣泡,在外緣離心力作用下,壓力較高,也不易發(fā)生氣蝕和“堵塞”流道,即誘導(dǎo)輪性能受氣泡影響敏感程度較離心葉輪要低。故增加誘導(dǎo)輪是提高離心泵抗氣蝕性能的一種好方法。在某大型合成氨裝置中,表面冷凝器下的兩臺冷凝液泵經(jīng)常出現(xiàn)氣蝕,嚴(yán)重影響了裝置的穩(wěn)定運(yùn)行,后經(jīng)改造,在葉輪前增加了一個(gè)誘導(dǎo)輪,很好地避免了氣蝕的發(fā)生。第13頁,共22頁，2024年2月25日，星期天5、安裝前置泵

在大型高揚(yáng)程泵前設(shè)計(jì)安裝增壓前置泵,可以提高揚(yáng)程泵的入口壓力,增大吸入管道的有效氣蝕余量,改變前者的耐氣蝕性能。6、調(diào)整安裝高度

降低泵的安裝高度或提高入口容器的安裝高度,也可以增大,預(yù)防氣蝕。7、采用耐氣蝕(耐沖刷和磨損)的好材料

該措施不能直接提高耐氣蝕性能,但能使泵更加耐氣泡侵蝕,從而延長泵的使用壽命。這些材質(zhì)的葉輪及流道能打磨,提高表面光潔度,減少液流漩渦的生成和減少誘發(fā)新氣泡的機(jī)會,從而間接減少泵的氣蝕。第14頁,共22頁，2024年2月25日，星期天8、改善泵吸入裝置,增加有效氣蝕余量

(1)適當(dāng)降低泵的安裝高度;(2)減少吸入管路壓力損失(減少吸入管路彎頭、閥門,管路盡可能短而直，及時(shí)清理入口過濾器),盡可能保證入口流體穩(wěn)定流動(dòng),避免流道內(nèi)產(chǎn)生渦流。9、調(diào)整轉(zhuǎn)速

加裝變頻器,在滿足生產(chǎn)需要的前提下,適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速,從而減少必需的汽蝕余量,進(jìn)而減少泵氣蝕的可能性;不僅如此,適當(dāng)降低泵的轉(zhuǎn)速還能收到顯著的節(jié)能效果。第15頁,共22頁，2024年2月25日，星期天離心泵的選用選型步驟1確定液體性質(zhì)和主要性能參數(shù)依據(jù)輸送液體的性質(zhì)，決定選擇那種類型泵，往往靠經(jīng)驗(yàn)，例如煉油裝置，油泵一般選AY泵、DJS（化工流程泵）等輸送酸堿要考慮F型泵輸送水要選水泵（IS型D型sh型）含雜質(zhì)的考慮P型雜質(zhì)泵自儲槽抽液體可以考慮液下泵第16頁,共22頁，2024年2月25日，星期天對于要求無泄漏的場合可以考慮選屏蔽泵，磁力耦合泵等同時(shí)考慮以上的泵還要滿足溫度、黏度等情況性能參數(shù)一般指流量、揚(yáng)程，查閱初選類型泵樣本系列特性曲線，確定可以滿足流量、揚(yáng)程的型號，如果無法滿足則考慮并聯(lián)或串聯(lián)安裝或重新選擇其他類型泵化工生產(chǎn)中流量、壓頭往往是變化的（），因此流量、壓頭要考慮最大值，留有余地用戶要求有：材料、軸封型式及供水方式、軸承及其潤滑方式、電機(jī)、配套要求等第17頁,共22頁，2024年2月25日，星期天選型步驟2確定泵的使用現(xiàn)場狀況：用途、允許安裝高度、進(jìn)口壓力、是否允許泄漏、使用地點(diǎn)、環(huán)境溫度等；第18頁,共22頁，2024年2月25日，星期天選型步驟3確定介質(zhì)情況：成分（腐蝕性、毒性、揮發(fā)性）、溫度、粘度、濃度、密度、含雜質(zhì)情況；第19頁,共22頁，2024年2月25日，星期天選型步驟4根據(jù)上述三項(xiàng)情況，確定泵的材質(zhì)、軸封型式、密封冷卻方式、配套功率及電機(jī)要求等；注意：所選定的性能點(diǎn)必須在泵設(shè)計(jì)點(diǎn)所對應(yīng)流量的70%～120%范圍內(nèi)。第20頁,共22頁，2024年2月25日，星期天特殊情況的選型

粘性液體換算為輸送水時(shí)泵的參數(shù)。按照公式：Qw=Qz/kQ；Hw=Hz/kH；ηz=ηw·kη。（w—表示水；z—表示粘性液體）計(jì)算出輸送水時(shí)泵的流量QW、揚(yáng)程HW以及泵輸送粘性液體時(shí)的效率ηZ。根