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預(yù)防控制離心泵的氣蝕
預(yù)防控制離心泵的氣蝕
[來源：未知]??? [作者zhaojie]??? [日期：2015-05-12 16:15]??? [熱度：]
對于離心泵，葉輪中心的流體面積比泵入口管道或葉輪之間的流體面積要小。當流體進入離心泵的中心后，流體面積會顯著增加，而流速的降低會伴隨著壓力的降低。
泵的流速越大，泵入口和葉輪中心之間的壓降越大。如果壓降足夠高，或溫度足夠高，當局部壓力降低到飽和蒸汽壓之下，流體會快速蒸發(fā)。葉輪中心壓力降低時所形成的氣泡隨著流體流向葉片。當氣泡進入的區(qū)域局部壓力高于葉片外的飽和蒸汽壓時，氣泡就會突然破裂，對葉片邊緣造成損壞。這種氣泡的形成和破裂現(xiàn)象就稱為氣蝕。
氣蝕會降低離心泵的性能，引起流速和出口壓力的變動。氣泡導(dǎo)致的震動會在葉片邊緣形成小的凹坑。每個凹坑都是很微小的，但是大量凹坑不斷累積可能會損壞泵的葉輪。此外，氣蝕還可能導(dǎo)致泵的過度震動，損壞泵的軸承、磨損環(huán)和密封。
氣蝕的常見原因
流體流經(jīng)高溫區(qū)域時，其中所攜帶的氣泡破裂時就會發(fā)生氣蝕，引發(fā)噪音、震動，有可能造成泵部件的損壞，降低泵的效率和揚程。流體中的氣泡形成有多種模式，包括蒸發(fā)、回流、葉片通道效應(yīng)、渦流和空氣吸入。
蒸發(fā)
水中可溶解高達12%的空氣。在特定的運行條件下，溶解在水中的空氣會蒸發(fā)。流體壓力過低或溫度過高時，就會蒸發(fā)。所有離心泵都有一個必需吸入揚程（壓力），該揚程值由泵的制造商以清水為介質(zhì)在20℃下測定。水從源頭流經(jīng)管道到達泵的吸入端時會有壓力損失，因此所需揚程值要在壓力損失計算出來以后再確定。
此外，當泵沒有得到正確的冷卻時，流體也會蒸發(fā)。因此熱量的聚集會導(dǎo)致泵內(nèi)流體的蒸發(fā)，形成氣泡。泵的入口過高、堵塞或者設(shè)計不佳、泵的冷卻不足或吸濾器受阻都會導(dǎo)致溶解的空氣蒸發(fā)。為了解決蒸發(fā)問題，必須提高吸入揚程，降低流體溫度，減小必需氣蝕余量（NPSHr）或避免熱量在泵內(nèi)累積。
渦流
流體能夠以穩(wěn)定的流速流經(jīng)管道是最理想不過的。但水池的攪動、入口過濾器的堵塞和腐蝕都會改變液體的流速。流速改變，壓力相應(yīng)也會改變。在多級泵系統(tǒng)中，不同流速的流體匯合時可能會造成渦流，不同流體路線之間的摩擦還會增加剪切應(yīng)變（圖1）。這一情況可以通過管道的合理布置來避免，例如：
◆ 確保泵吸入口的間距，管道的第一個彎曲處至少為管道直徑的10倍。
◆ 將吸入口放置在不同的區(qū)域內(nèi)，防止相互干擾。
回流
當流經(jīng)泵的流體速度較低時就會發(fā)生內(nèi)部回流（圖2）。這種現(xiàn)象可以在葉片的邊緣用肉眼看到。一共有兩種回流形式，它們可以在入口和出口處同時或分別出現(xiàn)。兩種回流形式都是由于方向相反的流體進入泵的吸入口造成的，它們會在葉輪中心或附近、入口管道或在吸入口內(nèi)形成高速渦流。較高的流速會導(dǎo)致局部壓力過低，當其低于流體的蒸汽壓之時，發(fā)生氣蝕的可能性就會增加。
位于葉輪中心附近的入口葉片受壓部位的氣蝕損壞就是吸入回流的跡象。在出口回流中，流出出口的低速流體可能會反向，從而在兩個方向的流體之間形成高速渦流。這種情況會導(dǎo)致局部低壓，如果壓力降至液體蒸汽壓之下，就會發(fā)生氣蝕。這種回流會導(dǎo)致葉輪外沿、出口內(nèi)側(cè)、分水角處（cutwater）或出口附近的管道的氣蝕損壞。
低流速下的回流氣蝕是泵的固有缺陷。這一直是低氣蝕余量（NPSH）泵存在的一個問題。要減輕回流問題，泵的吸入轉(zhuǎn)速必須接近最佳效率點（BEP）。這是一種控制回流的預(yù)防性措施。
葉片通道狹窄
當葉輪通道的外徑與泵的分水角處直徑過于接近時，就會發(fā)生這種氣蝕損壞。當流體流經(jīng)較窄的通道時，流速會增加，從而引起壓力的降低，導(dǎo)致局部蒸發(fā)和脈動。該過程所形成的氣泡一旦到達分水角外的高壓區(qū)就會破裂。這種破壞對于葉輪蓋板出口邊緣、葉輪中心和泵殼下游以及分水角后側(cè)的破壞是有限的（圖3）。對于較小的葉輪（14英寸或以下），如果葉輪尖端和分水角處之間的最小間隙為葉輪直徑的4%，那么就可以避免葉片通道過窄；對于較大的葉輪（大于14英寸），建議最小間隙為葉輪直徑的6%。
空氣的吸入
離心泵可以處理空氣體積含量為0.5%的流體。如果空氣比例增加，后果可能非常嚴重。在空氣被吸入的情況下，氣泡不是在葉輪中心形成的，而是由外界空氣的進入造成的?？諝膺M入泵內(nèi)的常見原因包括：閥門位于流體路線之上；泵軸密封出現(xiàn)故障 ；止回閥調(diào)節(jié)錯誤 ；吸入管道有孔；水池液位低、旁路系統(tǒng)太接近于吸入管道；或空氣進入填料函?？諝馕牒苌贂θ~輪或泵殼造成破壞，其主要影響是性能的降低。
預(yù)防和控制
如果離心泵正遭受氣蝕，對系統(tǒng)的設(shè)計或操作進行一些改變，將裝置氣蝕余量（NPSHa）提升至NPSHr之上，有可能會消除氣蝕現(xiàn)象。
◆ 提高NPSHa: 這可以通過增加泵吸入口的壓力實現(xiàn)。例如，當泵從密封的儲罐中吸取流體時，增加液體上部空間的壓力或提升儲罐的液位都會增加吸入壓力。
◆ 降低NPSHr: 對于一臺特定的泵來說，NPSHr不是恒定不變的。起初，NPSHr隨著流速的增加而增加。因此，流速的降低可以減小泵的NPSHr值。另一個因素是泵的轉(zhuǎn)速。葉輪轉(zhuǎn)速越快，NPSHr值越大。因此，葉輪轉(zhuǎn)速減小，NPSHr值也會減小。
解決問題
泵產(chǎn)生的故障聲響被稱作“噪音”，這也是離心泵發(fā)生氣蝕的一個征兆。氣蝕的其他征兆還有：功率消耗過大和出口壓力的波動等。在良好的運行條件下，這些跡象應(yīng)該很容易地被發(fā)現(xiàn)且馬上被識別出來。設(shè)備的正確保養(yǎng)可以防止大多數(shù)空氣污染問題的發(fā)生。如果在問題發(fā)生時，例如空氣污染、空氣吸入、葉片通道問題或回流，及時發(fā)現(xiàn)這些問題并采取合理的解決措施是很必要的。
關(guān)鍵字：離心泵,白云泵