水泵汽蚀与安装高程确定
泵的安装高度和汽蚀余量的关系

泵的安装高度和汽蚀余量的关系1. 泵的基本概念首先,咱们得搞清楚“泵”是什么。
简单来说,泵就是一种用来移动液体的机器,想象一下,像你家里的水龙头,它的工作原理就像泵一样,把水从地下抽上来。
而泵的“安装高度”就是指泵的进水口和水源之间的高度差,通常用来衡量泵的有效工作范围。
你想象一下,如果泵的位置高高在上,而水源在下面,它就得拼命往上抽水,压力得大得吓人。
2. 汽蚀余量的神秘面纱2.1 什么是汽蚀?那么,什么是汽蚀余量呢?这是个听起来有点吓人的术语,其实就是指泵在工作过程中,液体压力低到让液体变成气泡的那种状态。
就好比你喝可乐,瓶子里突然冒出很多气泡,你以为是可乐在开party,其实那是气泡的形成。
泵在运行的时候,如果出现汽蚀,不仅会让工作效率降低,还可能导致泵的损坏,真是个麻烦。
2.2 汽蚀余量与安装高度的关系而且,这汽蚀余量跟泵的安装高度关系密切。
高度越高,泵的工作压力就越低,导致汽蚀的风险也就越大。
说白了,泵越高,越容易“抽风”,气泡就像蚊子一样飞出来,真是让人心烦。
所以,在选择泵的安装高度时,得考虑到这一点,不能盲目追求高大上,最后把自己搞得一团糟。
3. 如何选择合适的安装高度3.1 计算汽蚀余量那咱们该如何选择合适的安装高度呢?首先,得计算一下汽蚀余量。
这个过程可不是随便算算就完事的,得考虑泵的类型、液体的特性、工作条件等一系列因素。
如果你觉得这个计算麻烦,不妨借助一些工具,省时省力。
记得,汽蚀余量要大于零,才能确保泵能够稳定工作,否则就别怪泵跟你“闹别扭”了。
3.2 安装高度的实际案例再来给你讲个小故事,之前有个朋友家里装了个泵,心想着越高越好,结果一装好,泵就开始“咕咕”叫,液体根本上不来,差点把他气得跳脚。
后来请了专业人士一看,发现泵的安装高度太高了,根本达不到有效的汽蚀余量。
最后,重新调整高度,结果泵就像换了个新机器,水流畅通无阻,朋友也是松了一口气,真是个成功的转折。
4. 小结总之,泵的安装高度与汽蚀余量的关系就像你我生活中的那些小细节,忽视了可就麻烦大了。
水泵的汽蚀和安装高程的确定

水泵的汽蚀和安装高程的确定摘要:在水泵管理中,水泵的汽蚀和安装高程是极为重要的组成部分,对水泵的使用有着直接的影响。
因此,要想安全高效的使用水泵就必须要对这两方面进行充分的了解。
关键词:水泵;汽蚀;安装高程水泵的进水条件只有满足了其吸水性能,水泵才能正常工作。
否则,水泵将无法进行正常工作。
所以,分析和研究水泵的汽蚀及其危害,充分了解和掌握水泵的吸水性能及其影响因素,才能正确地使用水泵,这也是水泵知识中不可或缺的组成部分。
1水泵的汽蚀1.1水泵汽蚀的原因从水泵的运作原理上看,泵进口处的水之所以能够不断获得能量,同时流向出口,着力点在于高速旋转的叶轮。
而在这过程中,就会在进口处形成一定的真空值,这个真空值就是进口压强与进水池水面压强的差值。
在压差作用下,就会促使水不断地从进水池经进水管流向水泵的进口。
从理论上看,一个标准大气压等于l0.33 m水柱高,所以水泵的最大吸水高度不会超过l0.33 m。
但是事实上,水流在流动过程中,还必须要克服进水管中的各种水力损头,同时受水泵吸水性能要求的限制,其进口必须要保持一定的能量,此外,大部分地方的大气压都会小于标准大气压,因此,实际中水泵的吸水高度远小于10.33 m,因此会受到一定的限制。
当水泵的实际吸水高度超出了上述限制,或因为其他原因导致泵进口的能量小于要求的值时,泵内就可能会发生汽蚀,进而影响泵的正常运转。
从物理学的角度看,如果在一定压力下,温度升高到一定数值范围内,水将会汽化;或在一定温度下,压力被降到一定数值时,水也同样会汽化。
因此,当水泵在运行时,因为种种原因,会导致泵内局部位置的液体的压力降低,当其到达工作温度下的汽化压力时,就会产生汽化现象,此时水流中就会离析出大量的汽泡,而当这些汽泡随水流流入叶轮中的压力较大的部位时,气泡会有一个被挤压然后破灭,再重新凝结为水的过程。
在这过程中,水体本身会遭到破坏,导致水泵的性能恶化,将会产生振动、噪音和对过流部件材料的破坏,这种现象就是水泵的汽蚀作用。
泵基本理论与应用(下)(泵的汽蚀和安装高程的确定,泵的选型)

第五章 水泵的汽蚀和安装高程的确定前面有关叶片泵性能的阐述,都是以水泵的进水条件满足其吸水性能为前提的,或者说,该泵的吸水高度没有超过其允许的吸水高度,泵内投有出现汽蚀情况下的性能。
如果情况不是这样,那么前述的各种性能关系将会遭到破坏,水泵无法进行正常工作。
因此,分析和研究水泵的汽蚀及其危害,了解水泵的吸水性能及其影响因素,对于正确使用水泵是十分重要的,它是水泵知识中不可缺少的组成部分。
第一节水泵的汽蚀从水泵的工作原理我们已知,高速旋转的叶轮使泵进口处的水不断获得能量并流向出口,而在进口处形成一定的真空值,该真空值就是进口压强与进水池水面压强(大气压)之差值。
在这一压差作用下,水不断地从进水池经进水管流向水泵进口。
由于一个标准大气压等于10.33m 水柱高,所以水泵的最大吸水高度不会超过10.33m 。
实际上,水流在流动过程中要克服进水管中的各种水力损头,并且因水泵吸水性能的要求,其进口还需保持一定的能量(压头),以及绝大多数地方的大气压小于标准大气压,这就使得水泵的吸水高度远小于10.33m ,而受到一定的限制。
如果水泵实际的吸水高度超出了上述限制。
或由于其他原因使泵进口的能量小于要求的值时,泵内将会发生汽蚀,从而影响泵的正常工作。
一、汽化及汽蚀现象由物理学可知,水变为汽的过程为汽化,汽变为水的过程为凝结。
水和汽可以互相转化,而温度和压力则是促成其互相转化的外部条件。
即:在一定压力下,温度升高到一定数值时,水就会汽化;或在一定温度下,将压力降到一定数值时,水也会汽化。
例如,在一个标准大气压下,水加热到100℃就开始汽化(沸腾);而在水温20℃的情况下。
将压力降到0.024个标准大气压,水同样发生汽化。
我们把在一定温度下,液体开始汽化的临界压力,称为该温度下液体的汽化压力,用v p γ(水柱高)表示。
表5-l 所列是水在不同温度下的汽化压力。
力时,水就产生汽化现象,这时水流中离析出大量汽泡,这些汽泡随水流流人叶轮中的压力较高部位时,汽泡受到挤压而迅速溃灭,又重新凝结为水。
泵的汽蚀余量和安装高度计算

泵的汽蚀余量和安装高度计算泵的汽蚀余量和安装高度的计算一、气蚀的发生过程液体汽化时的压力称为汽化压力(饱和蒸汽压力),液体汽化压力的大小和温度有关,温度越高,由于分子运动更剧烈,其汽化压力越大。
20℃清水的汽化压力为233.8Pa,而100℃水的汽化压力为101296Pa(一个大气压)。
可见,一定温度下的压力是促成液体汽化的外界因素。
液体在一定温度下,降低压力至该温度下的汽化压力时,液体便产生气泡,把这种产生气泡的现象称为气蚀。
气蚀时产生的气泡,流动到高压处时,其体积减小以至破灭。
这种压力上升,气泡消失在液体中的现象称为气蚀的溃灭。
为保证泵不汽蚀,泵叶轮进口处单位重量的液体所必须具有的超过汽化压力的富余能量。
浅释如下:当离心泵的吸入高度过大和液体温度较高时,以致使吸入口压强小于或等于液体饱和蒸汽压,则液体会在泵进口处沸腾汽化,在泵壳内形成一个充满蒸汽的空间,随着泵旋转,气泡进入高压区,由于压差的作用,气泡受压破裂而重新凝结,在凝结的一瞬间,质点互相撞击,产生了很高的局部压力,如果这些气泡在金属表面附近破裂而凝结,则液体质点就象无数小弹头一样,连续击打在金属表面,使金属表面产生裂纹,甚至局部产生剥落现象,使叶轮表面呈蜂窝状,同时气泡中的某些活泼气体如氧气等进入到金属表面的裂纹中,借助气泡凝结时放出的热量,使金属受到化学腐蚀作用,上述现象即为汽蚀。
汽蚀现象产生时,泵将产生噪音和振动,使泵的扬程、流量、效率的性能急剧下降,同时加速了材料的损坏,缩短了机件的使用寿命,因此,必须限制泵的吸入高度,防止液体大量汽化,以免发生汽蚀现象。
一台泵在运转中发生了气蚀,但在完全相同的条件下换上另一台泵可能就不会发生气蚀,这说明是否发生气蚀和泵本身的抗气蚀性能有关。
反之,同一台泵在某一条件下(如吸上高度7米)使用发生气蚀,改变使用条件(如吸上高度5米)则不会发生气蚀,这说明是否发生气蚀还与使用条件有关。
这就是泵汽蚀余量或必需气蚀余量NPSHr(又称必需的净正压头)和装置气蚀余量或有效气蚀余量NPSHa(又称有效的净正压头).二、泵安装高度的计算:泵之所以吸上液体,是因为叶轮旋转在叶轮进口造成真空,吸入液面的压力P0把液体压入泵的结果。
汽蚀余量和水泵安装高度计算

一、汽蚀余量 汽蚀余量又叫净正吸头,是表示汽蚀性能的主 要参数。汽蚀余量国内曾用△h表示。 1、为了深入理解汽蚀的概念,应区分以下几种汽 蚀余量: NPSHa——装置汽蚀余量又叫有效的汽蚀余量, 是由吸入装置提供的,NPSHa越大泵 越不容易发生汽蚀; NPSHr——泵汽蚀余量又叫必需的汽蚀余量,是 规定泵要达到的汽蚀性能参数,NPSHr 越小,泵的抗汽蚀性能越好; 1
∴
8
其中:
——大气压力,与使用地海拔高度有关。 详见附件“全国主要城市的海拔高度 和大气压力”。在闭式系统中,为系 统压力。 ——汽蚀余量(净正吸头)与泵运行时的 流量有关,计算时应按最大允许流 量的数据计算,可从泵性能表或性 能曲线中查明。
9
——入口管路损失,与入口管路长度及管 路附件多少有关,可按附件“钢管的 磨擦损失”及附表“管附属管件的相 当直管长度”计算。 ——汽化压力,与介质温度有关,可从附 图及“水的饱和压力表”查得。
2
这些汽蚀余量有以下关系: NPSHc ≤ NPSHr ≤[NPSH] ≤ NPSHa 2、装置汽蚀余量NPSHa 定义:泵进口处单位重量液体具有的能量超过 汽化压力水头的剩余的值。即 式中: ——介质的汽化压力水头 ——泵进口处单位重量液体的压力水头 ——泵进口处单位重量液体的速度水头
3
式中: ——吸入液面的绝对压力水头;一般吸水 液面与大气连通,为泵使用地的大气 压力水头(m) ——泵的安装高度(几何吸上高度)(m) ——吸水管路阻力损失(m) ∴ 由上式可以看出,装置汽蚀余量NPSHa是由吸 入装置提的,与装置参数(Pc、hg、hc)及液体性 质( ρ、pV)有关。
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运动参数在一定转速和流量下由几 何参数决定的。这就是说NPSHr是由泵 本身决定的。对既定的泵,不论何种液 体,在一定转速和流量下流过泵进口, 因速度大小相同故均有相同的压力降, NPSHr相同。所以NPSHr和液体的性质无 关。NPSHr越小,表示压力降小,要求 装置必须提供的NPSHa小,因而泵的抗 汽蚀性能越好。
汽蚀余量和泵的安装高度的关系

先说一下各种汽蚀余量的概念:NPSH,汽蚀余量,是水泵进口的水流能量相对汽化压力的富余水头。
要谈允许汽蚀余量的由来,首先讲NPSH的一种:有效汽蚀余量NPSHa(NPSH available,也有以Δha表示),取决于进水池水面的大气压强、泵的吸水高度、进水管水头损失和水流的工作温度,这些因素均取决于水泵的装置条件,与水泵本身性能无关,所以也有叫装置汽蚀余量的。
NPSHr(NPSH required,Δhr),必需汽蚀余量。
由上所述,在一定装置条件下,有效汽蚀余量Δha为定值,此时对于不同的泵,有些泵发生了汽蚀,有些泵则没有,说明是否汽蚀还与泵的性能有关。
因为Δha仅说明泵进口处有超过汽化压力的富余能量,并不能保证泵内压力最低点(与泵性能有关)的压力仍高于汽化压力。
将泵内的水力损失和流速变化引起的压力降低值定义为必须汽蚀余量Δhr,也就是说要保证泵不发生汽蚀,必要条件是Δha>Δhr。
Δhr与泵的进水室、叶轮几何形状、转速和流量有关,也就是与泵性能相关,而与上述装置条件无关。
Δhc),下降(2+1使叶轮强,在此压差的作用下,液体便经吸入管路连续地被吸入泵内,以补充被排出的液体,只要叶轮不停的转动,液体便不断的被吸入和排出。
由此可见,离心泵之所以能输送液体,主要是依靠高速旋转的叶轮,液体在离心力的作用下获得了能量以提高压强。
通常在吸入管路的进口处装有一单向底阀,以截留灌入泵体内的液体。
另外,在单向阀下面装有滤网,其作用是拦阻液体中的固体物质被吸入而堵塞管道和泵壳。
启动与停泵:灌液完毕后,此时应关闭出口阀后启动泵,这时所需的泵的轴功率最小,启动电流较小,以保护电机。
启动后渐渐开启出口阀。
停泵前,要先关闭出口阀后再停机,这样可避免排出管内的水柱倒冲泵壳内叶轮,叶片,以延长泵的使用寿命。
离心泵的汽蚀现象(Cavitation)离心泵运转时,液体在泵内压强的变化如图所示:液体压强随着泵吸入口向叶轮入口而下降,叶片入口附近K—K面处的压强pK为最低,此后由于叶轮对液体作功,压强很快上升。
离心泵的气蚀与允许安装高度的计算

离心泵的气蚀与允许安装高度的计算
离心泵的吸入是靠吸入液面与吸入口之间的压差完成的。
吸入管路越高,吸上高度越大,则吸入口处的压力越小。
当吸入口处的压力小于被输送液体的饱和蒸气压时,液体将会发生汽化产生气泡,含有气泡的液体进入泵体后,在旋转叶轮的作用下,进入高压区,气泡在高压作用下,又凝结为液体,由于原气泡位置的空出造成局部真空,使周围液体在高压的作用下,迅速填补原气泡空间,这种冲击频率很高,每秒钟甚至达到上千次,冲击强度达到数百个大气压,这种冲击可能造成叶轮、泵壳体损坏。
这种现象称之为离心泵的气蚀现象,可以看到气蚀的危害是很大的。
要从根本上避免气蚀现象,最好的办法就是限制泵的安装高度。
避免离心泵发生气蚀现象发生的最大高度,称为允许安装高度,也称之为吸上高度。
是指泵的吸入口与吸入面之间最大垂直距离,用符号Hg表示。
式中,Hg为允许安装高度,m;P0为吸入液面压力,Pa;p1为吸入口允许的最低
压力,Pa;u1为吸入口的流速,m/s;ρ被输送液体的密度,kg/m3;为流
体流经吸入管的阻力,m。
离心泵允许安装高度通常用允许气蚀余量来计算。
允许气蚀余量是指离心泵在保证不发生气蚀的前提下,泵吸入口处动压头与静压头之和比被输送液体的饱和蒸气压头高出的最小值,一般用△h表示。
将上式代入伯努利方程可得:
式中:△h为允许气蚀余量,可以由泵的性能表查到,单位为m;p是操作温度下
首先通过表查得50℃的饱和蒸气压为12.34kPa,水的密度为998.1kg/m3,已知p0为100kPa,△h允为2m,为2m,那么
= 4.95m
因此泵的安装高度不应高于4.95m。
《水泵及水泵站》第四章 汽蚀及安装高程

水泵汽蚀及安装高程
1
第一节
泵内汽蚀现象
2
第一节
1. 汽蚀现象
泵内汽蚀现象
泵内局部压力降低 到水的汽化压力
水产生汽化
高压区汽泡溃灭 产生水锤压力
破坏边壁材料
3
2. 汽蚀导致的后果
汽蚀的危害—叶轮损坏
山西大禹渡泵站
4
汽蚀的危害—叶轮损坏
山西夹马口泵站
5
汽蚀的危害—叶轮损坏
山西夹马口泵站
6
pa =101.3kPa为标准大气压 ps 为泵进口绝对压力
常温清水密度
ρ
19
2. 衡量是否产生汽蚀的指标
允许吸上真空高度[Hs]
标准状况下,试验测定不同工况下,水泵恰好发生汽蚀 时进口的Hs,称为临界吸上真空高度Hsc 对水泵来说,只要满足
K S
H s < H sc
为了稳妥,规定
[H s ] = H sc − 0.3
△ha
45
有效汽蚀余量
2. 衡量是否产生汽蚀的指标
有效汽蚀余量(NPSHa或△ha)
水泵安装于吸水面上方
pe pv ∆ha = − − H g − hw ρg ρg
水泵安装于吸水面下方
pe pv ∆ha = − + H g − hw ρg ρg
46
pe pv ∆ha = − − H g − hw ρg ρg
难以理论计算
△hr 通过试验确定
42
2. 衡量是否产生汽蚀的指标
允许汽蚀余量[△h] 试验测定不同工况下,水泵恰好发生汽蚀时的汽蚀余量
△h,称为临界汽蚀余量△hc
只要水泵进口汽蚀余量大于临界汽蚀余量△hc,则k点的压力
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第四章 水泵的汽蚀与安装高程确定本章重点:通过本章的学习,要求学员熟练掌握汽蚀的定义和分类及防治措施、用允许吸上真空高度和允许汽蚀余量计算水泵的安装高度等。
掌握汽蚀的作用方式及危害等。
了解汽蚀性能参数、汽蚀基本方程和汽蚀相似率及汽蚀比转数等。
第一节 水泵的汽蚀及其防治措施有关叶片泵性能的阐述,都以吸水条件符合要求为前提,吸水性能是确定水泵安装高程和进水建筑物设计的依据,而汽蚀是影响水泵安装高程的重要因素。
叶片泵安装高程的确定,是泵站设计中的一个重要内容。
水泵的安装高程是确定泵房各部位高程的基准高程。
水泵安装得过低会增大泵房土建投资和施工的难度;过高又会引起水泵工作流量和效率的大幅度降低,甚至不能工作。
如何结合水泵汽蚀问题,合理地处理水源水位变幅和水泵吸水性能之间的关系是泵站设计中的重要课题。
在泵站运行中,也有很多问题出自于水泵的吸水性能。
因此,对于叶片泵吸水性能,必须予以高度重视。
一、定义由于某种原因,使水力机械低压侧的局部压强降低到水流在该温度下的汽化压强(饱和蒸汽压强)以下,引起汽泡(汽穴)的发生、发展及其溃灭,造成过流部件损坏的全过程,就叫做汽蚀。
二、作用方式(一)机械剥蚀 在产生汽蚀过程中,由于水流中含有大量汽泡,破坏了水流的正常流动规律,改变了水泵内的过流面积和流动方向,因而叶轮与水流之间能量交换的稳定性遭到破坏,能量损失增加,从而引起水泵的流量和效率的迅速下降,甚至达到断流状态。
这种工作性能的变化,对于不同比转数的水泵有着不同的影响。
低比转数离心泵叶槽狭长,宽度较小,当汽蚀开始后,汽泡区从叶槽进口部位迅速扩展到叶槽的整个宽度,引起水流断裂,水泵性能曲线呈急剧下降的形状,如图4—1—1 (c )所示。
对于中、高比转数的离心泵和混流泵,由于叶轮槽道较宽,当脱流产生时,先在叶槽的某一部分,而不是叶槽的全部截面,只有在脱流区继续发展时,才会布满全部叶槽,在出现断裂状况之前,其性能曲线首先比较缓慢地下降,最后才迅速直线下降,如图4—1—1 (b )所示。
对高比转数轴流泵,由于叶片之间相当宽阔,故汽蚀开始后汽蚀区不易扩展到整个叶槽,因此性能曲线下降缓慢,以至无明显的断裂点,如图4—1—1 (c )所示。
当离析出的汽泡被水流带到高压区后,由于汽泡周围的水流压强增高,故汽泡四周的水流质点高速地向汽泡中心冲击,水流质点互相撞击,产生强烈的冲击。
根据观察资料表明,其产生的冲击频率(3000~4000Z H ),并集中作用在微小的金属表面上,瞬时局部压强急剧增加图4—1—1 叶片泵受汽蚀影响性能曲线下降的形式图 (a )离心泵 (b )混流泵 (c )轴流泵图4—1—3流量大雨设计流量时 叶片正面漩涡区图图4—1—4叶轮叶片背面低压区图 (a )离心泵 (b )轴流泵图4—1—6 轴流泵汽蚀发生部位1—叶片正面 2—叶片背面 3—间隙4—轮彀体表面5—导叶叶面图4—1—5离心泵汽蚀发生部位1—叶片正面 2、3—叶片背面:4—前盖板 5—间隙(300~400MPa )。
由于叶轮或泵壳的壁面在高压和高频的作用下,引起塑性变形和局部硬化,产生金属疲劳现象,性质变脆,很快会发生裂纹与剥落,以致金属表面呈麻点、坑穴、蜂窝状的孔洞。
汽蚀的进一步作用,可使裂纹相互贯穿,直到叶轮或泵壳蚀坏和断裂。
这就是汽蚀的机械剥蚀作用。
(二)化学腐蚀汽泡由于体积缩小而温度升高,同时,由于水锤冲击引起水流和壁面的变形也会引起温度增高。
曾有试验证明,汽泡凝结时的瞬时局部高温可达300~400C 。
在产生汽泡中,还夹杂有一些活泼气体(如氧气2O )及其离子(如氧离子 2O )等,借助汽泡凝结时所释放出的热量,对金属起化学腐蚀作用,从而生成氧化亚铁、氧化铁以及它们的混合物四氧化三铁等,大大地降低了金属的强度,加剧了机械剥蚀的作用效果。
(三)电化反应 在高温、高压之下,水流会产生一些带电现象。
过流部件因汽蚀产生温度差异,冷热过流部件之间形成热电偶,而产生电位差,从而对金属表面发生电解作用(即电化学作用),金属的光滑层因电解而逐渐变得粗糙。
表面光洁被破坏后,机械剥蚀作用才有效的开始。
这样在机械剥蚀、化学腐蚀和电化反应等共同作用下,就更加快了金属损坏速度。
另外,当水中泥沙含量较高时,由于泥沙的磨蚀,破坏了水泵过流部件的表层,当其中某些部位发生汽蚀时,有加快金属蚀坏的作用。
在汽蚀破坏和凝结时,随着产生的压强瞬时周期性的升高和水流质点彼此间的撞击以及对泵壳、叶轮的打击,将使水泵产生强烈的噪音和振动现象。
其振动可引起机组基础或机座的振动。
当汽蚀振动的频率与水泵自振频率相互接近时,可能引起共振,从而使其振幅大大增加。
三、 分类1.叶面汽蚀图4—1—2 蚀坏的叶片图(a )双吸泵叶片 (b )轴流泵叶片气蚀的发生部位。
如图4—1—2~图4—1—6所示,即使水泵在设计工况下运行时,由于水泵安装过高等原因,而在叶片迸出口背面出现的低压区。
当水泵流量大于设计流量时,叶轮进口相对速度1w 的方向发生向前偏离,1β角增大,叶片前缘正面发生脱流和漩涡,产生负压,甚至发生汽蚀。
当水泵流量小于设计流量时,1β减小,1w 向后偏离,叶片背面产生游涡区,从而加重了叶片背面低压区的汽蚀程度。
在上述两种工况所产生的汽蚀现象中,其汽泡的形成和破灭基本上发生在叶片的正、反面,称之为叶片汽蚀。
叶片汽蚀是水泵常见的汽蚀现象。
2.间隙汽蚀 当水流流经离心泵的回流槽等缝隙时,水流通过突然变窄的间隙,速度增加而压强下降,也会产生汽蚀。
轴流泵的叶片外缘与泵壳之间很小的间隙内,在叶片正、背两侧很大的压强差作用下,引起极大的回流速度,造成局部压降,引起间隙汽蚀。
在泵壳对应叶片外缘部位形成一圈蜂窝麻面汽蚀带。
在离心泵的减漏环与叶轮外缘间隙处,亦会引起间隙汽蚀,如图4—1—4~图4—1—5所示。
3.涡带汽蚀 涡带汽蚀是由于进水建筑物、进水构筑物设计不当,造成了水泵进口处水流的紊乱和漩涡,产生了涡带,把大量的气体周期性地带入水泵内。
即使在水泵叶片本身不产生叶面汽蚀的情况下,由于涡带的产生也会在叶片低压区产生周期性的强度很大的叶面汽蚀。
当漩涡的旋转方向与水泵的旋转方向相同时,使相对运动削弱,流量减小、扬程降低、效率下降、功率增加(轴流泵)或减少(离心泵),引起超载(轴流泵)或欠载(离心泵);当漩涡的旋转方向与水泵的旋转方向相反时,使相对运动加强,流量增加、扬程增高、效率下降、离心泵的功率增加或轴流泵的功率减少,引起超载(离心泵)或欠载(轴流泵)。
都是不利的(图4—1—7)。
四、危害1.使水泵的性能变坏。
详见三.3。
2.使水泵的过流部件损坏。
详见二.(二)。
3.产生噪音和振动,缩短机组的使用寿命详见二.(三) 五、常见原因1. 安装高程过高;2. 进流条件不好;3. 吸水损失过大;4. 局部压强太低;5. 局部水温太高;6. 制造材料低劣;7. 工艺水平过低。
六、减轻和防治汽蚀的措施水泵的汽蚀是由水泵本身的汽蚀性能和抽水装置的使用条件来决定的。
水泵运行过程中,一定程度的汽蚀往往总是发生。
问题在于设法减轻汽蚀的影响。
减轻汽蚀的根本措施是提高泵本身的抗汽蚀性能,尽可能减小必需汽蚀余量。
但是,对给定的水泵来说,应合理地确定水泵吸入侧管路系统的装置情况和水泵的合理运行。
下面从使用角度叙述减轻汽图4—1—7涡带汽蚀发生部位蚀的一些措施。
1.正确地确定水泵安装高程:在设计泵站时,要使装置汽蚀余量大于水泵的允许汽蚀余量,或者水泵进口处的吸上真空度小于水泵的允许吸上真空度。
同时,应充分考虑抽水装置可能遇到的各种工作情况,以便正确地确定安装高程。
2. 要有良好的进水条件:进水建筑物内的水流要平稳、均匀,不产生漩涡。
大中型泵站的进水流道要设计得合理,进入叶轮的水流速度和压强要接近正常分布,避免产生局部低压区。
3尽量减少进水管路水头损失:在设计泵站时,应尽量缩短进水管路的长度,减少管路的附件,管道内壁应光滑和适当加大进水管的直径。
4. 提高汽蚀区的压强:在水泵进水管内,注入少量水或空气,可以缓和汽泡破灭时的冲击,并减小汽蚀区的真空度。
但注入量必须控制,否则反而会使水泵工作性能变坏。
将出水管的高压水引入泵的进口,可以提高叶轮进口的压强,从而提高泵的抗汽蚀性能。
但减小了水泵的出水量,降低了水泵的效率。
如江都水利枢纽工程第三排灌站,在轴流泵叶片进水端发生汽蚀的部位,采取钻斜孔的办法,提高汽蚀区的压强,可以减轻叶面汽蚀的程度。
5. 降低工作水温:夏季气温较高,可掺井水混合或在引水渠、进水建筑物处加遮热晒措施,以减轻汽蚀现象的危害程度。
6.提高叶轮表面的光洁度:叶轮表面的光洁度影响泵的汽蚀性能,光洁度愈高,其抗汽蚀性能愈好。
如果叶轮表面粗糙,使用单位可精细加工,提高其光洁度。
7. 涂环氧树脂:在发生汽蚀的部位涂一层环氧树脂,可以提高叶轮表面的抗汽蚀性能,减轻叶轮表面被汽蚀破坏的程度。
此外,多泥沙水源的泵站应留有更多的汽蚀余量。
8.调节水泵的工况点:在水泵运行过程中,利用调节水泵工况点的方法可以减轻汽蚀,对于离心泵适当减少流量,使工况点向左移动,减少[ h ∆]值或增大[S H ]值,对于轴流泵可调节叶片安装角,使工况点移到[h ∆]值较小的区域。
允许汽蚀余量与转速的平方成正比。
降低水泵的转速,可以减轻汽蚀现象的危害。
水泵工况点调节的具体方法,详见第三章第三节。
第二节 汽蚀性能参数和汽蚀基本方程一、汽蚀性能参数 (一)汽蚀余量汽蚀余量是表征水泵汽蚀性能的参数,我国一般用符号h ∆表示,国际标准用(NPSH )表示。
1.装置汽蚀余量所谓汽蚀余量是指在水泵进口处,单位重量的水所具有的大于汽化压强的剩余比能,其大小以换算到水泵基准面上的米水柱表示。
根据其定义,可写出下列表达式:γγe S Sa pg v p h -+=∆22(4—2—1)图4—2—1 离心泵 抽水装置简图式中:e p —一所抽水温度下的汽化压强(a KP ),其它符号意义同前。
装置汽蚀余量是水泵装置给予水泵基准面上单位重量水的能量,减去相应水温的汽化压强水头后剩余的比能。
也就是装置给水泵提供的汽蚀余量。
装置形式不同,计算式也不同。
当水泵安装于进水建筑物水面以上时,如图4—2—1所示,以进水建筑物水面为位置基准面,选用绝对压强,对进水建筑物水面和水泵进口断面 S S -断面列能量方程得:S SS SS ah gv p H g v p +++=++220220γγ (4—2—2)式中:a p ——进水建筑物水面上的大气压强(KPa );S p ——水泵进口处的绝对压强(KPa )S v ——水泵进口的断面平均流速(s m /),S h ——吸水管路的水头损失 (m ),其它符号同前。
进水建筑物的流速水头很小,可以忽略不计。