离心泵气蚀的判定和处理措施

TECHNOLOGYWINDTECHNOLOGYWIND[摘要]结合离心泵气蚀现象处理的实例，分析离心泵产生气蚀的原因和危害，探讨提高离心泵抗气蚀性能的措施，通过有针对性的处理措施，解决了离心泵的气蚀问题。[关键词]离心泵；气蚀；吸水管路；处理措施离心泵气蚀的判定和处理措施杨文彬（马钢南山矿业公司，安徽马鞍山243033）1原车库泵房水泵运行状况分析原车库泵房水泵机组开车过程中，初期未发生异常现象；当水池水位下降到一定程度后，开始有噪声出现，泵有轻微振动，流量、扬程出现波动，电流表指针摆动；水位继续下降，噪声增大，泵振动加剧，流量、扬程出现较大波动，电流表指针大幅摆动；此现象不断加剧，流量、扬程无法控制，扬程下滑至零，泵剧烈振动，噪声很大，被迫停泵。1.1气蚀现象的判定在离心泵解体检修时，发现在叶片入口边靠近前盖板处和叶片入口边缘附近有许多麻点和蜂窝状凹坑或严重地破坏原有结构现象，甚至有叶片和盖板被穿透的现象，这些都是明显气蚀引起的破坏。泵剧烈振动，噪声很大也是气蚀现象的表现，据此可判定水泵发生了气蚀现象。1.2离心泵的气蚀现象离心泵气蚀现象是一种流体力学的空化作用，与旋涡有关。离心泵运转时处于负区的流体在运动过程中压力降至其临界压力（一般为饱和蒸汽压）之下时，局部地方的流体发生汽化，产生微小空泡团；同时，使溶解在液体内的气体逸出。当汽泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面的液体压力高于汽泡内的汽化压力，则汽泡又重新凝结溃灭形成空穴，瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来，造成液体互相撞击，局部地方引发水锤作用，使局部的压力骤然增加（有的可达数百个大气压）。汽泡在叶轮壁面附近溃灭，则液体就像无数个小弹头一样，连续地打击金属表面。其撞击频率很高（有的可达2000～3000Hz），金属表面因冲击疲劳而剥裂。上述这种液体汽化、凝结、冲击、形成高压、高温、高频冲击负荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为气蚀。1.3气蚀的危害气蚀使得水泵产生振动和噪声，影响水泵的正常工作。同时，气蚀产生了大量的气泡，堵塞了流道，破坏了泵内液体的连续流动，使泵的流量、扬程和效率明显下降，从而降低了泵的性能。气蚀还会破坏过流部件，因机械剥蚀和电化学腐蚀的作用，使金属材料发生破坏。气蚀初期，表现为金属表面出现麻点，继而表面呈现海绵状、沟槽状、蜂窝状、鱼鳞状等痕迹；严重时可造成叶片或前后盖板穿孔、甚至叶轮破裂，酿成严重事故。1.4汽蚀余量NPSHa有效汽蚀余量（NPSHa），也即装置汽蚀余量，是指泵所在装置（或系统管路）所具有的汽蚀余量，其大小由吸入管路系统参数、安装高度和管路中流量等决定的，与泵的结构无关。该参数越大，泵越不容易汽蚀。对上吸装置：NPSHa=P1ρg-hf-h-Pvρg对倒灌装置：NPSHa=P1ρg-hf+h-Pvρg式中：P1———吸入液面压力，Pa；hf———泵吸入管道阻力损失，Pa；h———吸入几何高度，m。1.5车库泵房气蚀现象产生的原因分析车库泵房是原有老泵房改造，其中200S-95水泵机组三台，在进行改造时未进行规范的设计，因此造成了影响水泵吸水性能的不利条件，主要有：1）水泵的吸水管径小、管路长。水泵吸水管为DN200管道、管径较窄，吸水管直接从清水池吸水，吸水管长15米、管路较长、弯道多。这些造成水泵吸水管道水头损失大，吸水条件差。2）水泵转速扬程较高。200S-95水泵设计扬程95m、转速2950r/min、气蚀余量（NPSH）5m。较高的转速和扬程造成水泵吸水管路真空度较高，吸水条件要求也较高。3）水泵的安装高度。水泵直接从清水池吸水，清水池为半地下式，水泵为地上式安装。当水池水位低时，水泵的吸水高度较高。2处理措施通过对车库泵房水泵运行状况的研究分析，判定水泵发生了气蚀现象，找出了水泵产生气蚀的主要原因。针对主要原因我们制定了以改善水泵机组吸水条件为主的处理措施，并加以落实，主要采取了以下处理措施：2.1改善水泵的吸水装置增加有效气蚀余量1）增设吸水联络管。由于直接改造水池出水管增大管径难度较大，我们采用了在水泵进水前增设DN500吸水联络管的措施。两清水池与吸水联络管联通，供水联络管再与水泵相联接，如此改造，水泵直接从两清水池吸水，相当于增加了一倍的供水断面。2）增大吸水管道管径。将原有的吸水管道由DN200改为DN250，同时取直了部分弯管，取消了部分管件，减少了吸水管路的水头损失。3）降低水泵安装高度。将原水泵基础降低了0.3米，降低了吸水高度。通过以上的措施，改善了水泵的吸水条件，增加有效气蚀余量。2.2增设水泵软启动和变频装置水泵软启动一般用软启动器或者变频器，软启动器一般用于不需调节流量的大型水泵，变频器更多是用来调节流量的兼有软启动功能。这两样东西都有限制电流和电压的能力。水泵软启动最主要