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泵發生汽蝕現象的原因分析
添加時間:2021年03月26日   新聞來源:上海冠豐泵業制造有限公司   瀏覽次數:

1、水泵發生汽蝕情況介紹

       某熱泵機房中,4臺河水取水泵的額定工況流量均為Q-958m3/h,揚程H-21m,轉速n-1480rpm。水泵進、出口接管管徑均為DN350,水泵本體接口口徑為DN400。當水泵接通電源開始運轉后,可以很明顯的聽到水泵發出的“啪、啪、啪"的炸裂聲,通過超聲波流量計進行檢測,檢測到水泵出水流量僅為680m3/h,與額定工況偏差很大,可以判定該水泵在運行過程中發生了很嚴重的汽蝕現象。

       發生汽蝕的原因分析有以下幾點:

       (1)水泵進口壓力低;

      (2)水泵進出口接管管徑偏??;

       (3)其他原因。

       

2、水泵入口壓力分析計算與結論

2.1、水泵進口壓力計算

       2.1.1、水泵吸入口前取水管網水力計算:

圖片

       另外取水頭部過濾網+取水格柵阻力損失2m;水泵前Y型過濾器阻力損失1m。

       突變管局部阻力系數ξ= (1-A1/A2) ^2

       DN800突縮為DN350,ξ- (1-12.25/64) 2-0.6538,局部阻力=2.193KPa

       DN350突擴為DN400,ξ= (1-12.25/16)、2=0.055,局部阻力=0.186KPa

       彎頭、三通的局部水損取沿程水損的30%

    綜上計算:水泵若正常開啟運行后,從取水口至水泵吸入口總水損= (0.676+0.072) X1.3+2+1+0.238=4.21m

     2.1.2、水泵進口壓力:

       河水水位實測黃海高程為0.54知,水泵吸入口實測高程為-5.32m,大氣壓力10m。

       水泵吸入口之前壓力P=10+0.54-(-5.32)-4.21-11.65m

    2.1.3、水泵的必需汽蝕余量NPSHr

       根據廠提供取水泵選型資料,查得本項目取水泵的性能特性曲線,在額定工況下,可知該水泵的必需汽蝕余量為6m。

2.2、水的汽化壓力計算

       根據安托尼方程lgP-A-B/ (T+C)

       河水溫度為30C時A=7.07406,B=1657.46,C=227. 02

       可計算出夏季30℃的河水的汽化壓力為4.219KPa。 

2.3、計算分析結論

       根據上述計算,考慮水體汽化壓力0.42m并附加0.3m的安全值,只需保證水泵進口壓力大于6.72m,實際的進口壓力為11.65m,水泵進口壓力能滿足水泵必須汽蝕余量的要求。水泵進口壓力低不是造成本項目取水發生汽蝕的主要原因。

       

3、水泵進出口按管管徑計算分析

       水泵進出口管徑均為DN350,外徑377mm,壁厚8mm,理論流量958m3/h,實際流量680m3 /h。在流量為958m3 /h情況下,管道內水體流速為2.60m/s;在流量為680m3/h情況下,管道內水體流速為1.85m/s。

       根據《現代泵技術手冊》中水泵設計要求:當水泵吸口??趶叫∮贒N250時,水泵吸口前管段水體流速宜控制在1.0-1.6m/s之間: 當水泵吸口口徑大于等于DN250時,水泵吸口前管段水體流速宜控制在1.2-2.0m/s。

       某熱泵機房取水泵進出口口徑均為DN400,按上述要求,該取水泵吸入口前管段水體流速宜控制在1.2-2.0m/s 之間,而實際流速為2.6m/s, 因此取水泵前后管徑偏小是造成本項目發生汽蝕的重要原因。

       

4、其他原因分析

 4.1、水體中氣體含量較大

       某熱泵機房水源水來自其北面的蟒蛇河,蟒蛇河為淡水河,水體中氧氣、二氧化碳等氣體含量較多。在其流經水泵吸入口后,由于水泵吸入口至水泵葉輪葉片處壓力降低,氣體溶解度降低,氣體析出,并且在葉片入口附。近液體壓力低處,甚至形成局部的真空,部分水體汽化, 加重汽蝕并使得水泵出水量降低。

4.2、突縮管及突擴管

       河水從DN600引水管匯入機房內DN800的集水管內,再由DN350的支管引水至DN400的水泵吸入口,水在突縮管及突擴管中流動時都會產生局部的死區,導致水泵抽水量不足,從而形成汽蝕。

圖片 

4.3、水泵構造

       在水泵運行過程中,液體壓力沿著泵入口到葉輪入口而下降,在葉片入口附近液體壓力低,甚至形成局部的真空,所以,水泵在運行過程中,或多或少會產生汽蝕現象。

       

5、現場整改

       根據上述分析,造成本項目取水泵發生汽蝕可能的原因為水泵進出口管徑偏小,吸入口管道水體流速過大,并且水泵吸入口直管段距離太短,水力工況不好。受機房空間等限制,水泵吸入口前端做段長直管道不合實際,于是利用現場便利條件,將水泵吸入口徑調整為DN400,吸入口管道內水體計算流速為2m/s。調整完成后進行通電測試,水泵在開啟運行段時間后,已基本聽不到異響,使用超聲波測量儀檢測出水泵的出水流量為930m3/h,已基本達到水泵額定工況下的流量。

       

6、結論

       在開式取水系統設計中,除了需要選用高汽蝕性能的水泵及進行必須的汽蝕計算外,還需要嚴格控制水泵進出口的流速。

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