氣蝕對(duì)氨水循環(huán)泵的影響中聯(lián)泵業(yè)
2020-05-200
目前 氨水循環(huán)泵采用的是IS泵（即單級(jí)單吸離心 泵），它具有轉(zhuǎn)逢高、體積小、重量輕、效率高、 流量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能平穩(wěn)、容易操作和易 維修等優(yōu)點(diǎn)。但桌也有諸如起動(dòng)前需灌泵， 液體粘度、溫度對(duì)泵的性能有較大影響等缺 點(diǎn)。氨水循環(huán)泵輸送的氨水是一種腐蝕性 強(qiáng)、易揮發(fā)的液體，且其工藝溫度為70 ~ 75尤，稍有壓降就會(huì)氣化，這就為氣蝕的發(fā)生 創(chuàng)造了極好的條件。本文僅就氣蝕發(fā)生原 因，對(duì)離心泵產(chǎn)生的影響及處理辦法，結(jié)合實(shí) 際作一番探討。由于本人水平有限，文章中 難免有錯(cuò)誤、疏漏之處，權(quán)當(dāng)是拋磚引玉，引 起大家對(duì)這一問(wèn)題作更進(jìn)一步的探討。
二、IS泵簡(jiǎn)介
IS型泵系單級(jí)單吸（軸向吸入）離心泵， 適用于工業(yè)和城市給水、排水，亦可用于農(nóng)業(yè) 排灌。供輸送清水或物理及化學(xué)性質(zhì)類似于 清水的其它液體之用，溫度不超過(guò)80尤。
IS型泵是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS02858所規(guī)定 的性能和尺寸設(shè)計(jì)的，主要由泵體、泵蓋、葉 輪、軸、密封環(huán)、軸套及懸架軸承部件等所組 成。泵的殼體(即泵體和泵蓋)構(gòu)成泵的工作 室，葉輪、軸和滾動(dòng)軸承等為泵的轉(zhuǎn)子，懸架 軸承部件支承著泵的轉(zhuǎn)子部件，滾動(dòng)軸承承 受著泵的徑向力和軸向力。
三、 IS泵常見(jiàn)故障
離心泵在運(yùn)行中出現(xiàn)的常見(jiàn)故障可分為 兩類:一類是泵輸液工作性能變壞，如流量減 小、揚(yáng)程降低、發(fā)生氣蝕等等，這類故障稱為 性能故障（也叫水力故障）；另一類是機(jī)械上 的問(wèn)題，如軸承燒壞、軸彎曲、葉輪斷裂等等， 稱之為機(jī)械故障。有的性能故障，是由機(jī)械 故障所引起的。
離心泵的常見(jiàn)故障和產(chǎn)生原因及解決方
法如表1所示。
在離心泵故障中因?yàn)闅馕g而造成的水泵 內(nèi)部聲音反常是十分常見(jiàn)的，以本單位氨水 循環(huán)泵1997年全年檢修記錄為例，氨水循環(huán) 泵1997年全年總共檢修35次（其中本小組 調(diào)換盤根及緊固夾蘭不計(jì)），其中因氣蝕而造 成的水泵異聲為21次，占全年檢修次數(shù)的 60%。三臺(tái)氨水離心泵是一開(kāi)二備的（即一 臺(tái)運(yùn)行，二臺(tái)作備泵），全年如此高的檢修次 數(shù)，達(dá)到平均每月三次，給安全生產(chǎn)帶來(lái)了隱 患，增加了維修費(fèi)用和生產(chǎn)成本。從根源上 查清水泵異聲的產(chǎn)生原因，這對(duì)于最大限度 地減少檢修次數(shù)、降低成本、保證泵的正常運(yùn) 行都有一定的意義。
四、離心泵的氣蝕
如果泵在運(yùn)行中產(chǎn)生了噪音和振動(dòng)，并 伴隨有流量、揚(yáng)程和效率的降低，有時(shí)甚至不 能工作，當(dāng)檢修這臺(tái)泵時(shí)，常?？梢园l(fā)現(xiàn)在葉 片入口邊靠前蓋板處和葉片入口邊附近有麻 點(diǎn)或蜂窩狀破壞。嚴(yán)重時(shí)整個(gè)葉片和前后蓋 板都有這種現(xiàn)象，甚至葉片和泵殼都被穿透， 這就是由于氣蝕所引起的破壞。在實(shí)際運(yùn)行中,有很多泵都是由于氣蝕所損壞的。
泵通過(guò)旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)液體的作用，使液 體能量（包括動(dòng)能和勢(shì)能）增加，在相互作用 過(guò)程中，液體的速度和壓力是變化的。通常 離心泵X口處是壓力最低的地方。如果這個(gè) 地方液體的壓力等于或低于在該溫度下液體 的汽化壓力Pv(當(dāng)液體壓力降低到一定程度 時(shí)，水會(huì)沸騰汽化，這時(shí)的壓力稱為汽化壓 力）就會(huì)有蒸汽及溶解在液體中的氣體從液 體中大量逸出，形成許多與氣體混合的小氣 泡(液體的溫度越高，達(dá)到汽化所需的壓降越 小，也就是越容易發(fā)生汽化）。這些小氣泡隨 液體流到高壓區(qū)時(shí)，由于氣泡內(nèi)的壓力小于 氣泡外的壓力產(chǎn)生了壓差，在這個(gè)壓差作用 下，氣泡受壓破裂而重新凝結(jié)。在凝結(jié)過(guò)程 中，液體質(zhì)點(diǎn)從四周向氣泡中心加速運(yùn)動(dòng)，在 凝結(jié)的一瞬間，質(zhì)點(diǎn)互相撞擊,產(chǎn)生很高的局 部壓力。這些氣泡如果在金屬表面附近破裂 而凝結(jié)，則液體質(zhì)點(diǎn)就會(huì)像無(wú)數(shù)小彈頭一樣， 不斷撞擊金屬表面。在壓力較大、頻率很高的連續(xù)撞擊1F，金屬表面逐漸因疲勞而破壞， 通常稱這種破壞為剝蝕。在所產(chǎn)生的氣泡中 還雜有一些活潑氣體（如氧等），借助氣泡凝 結(jié)時(shí)所放出的熱量，對(duì)金屬起化學(xué)腐蝕作 用?；瘜W(xué)腐蝕與機(jī)械剝蝕的共同作用，就更 加快了金屬損壞速度，這種現(xiàn)象就叫作氣蝕破壞現(xiàn)象。
離心泵開(kāi)始發(fā)生氣蝕時(shí)，區(qū)域較小，對(duì)泵 的正常工作沒(méi)有明顯影響，在泵的性能曲線 上沒(méi)有明顯的反映。但當(dāng)氣蝕發(fā)展到一定程 度時(shí)，氣泡大量產(chǎn)生，影響液體的正常流動(dòng)， 甚至造成液流間斷，發(fā)生振動(dòng)和音。同時(shí) 泵的流量、揚(yáng)程和效率也明顯下降，在泵的性 能曲線上也有明顯的表現(xiàn)。圖1是泵在發(fā)生 嚴(yán)重氣蝕時(shí)泵的性能曲線急驟下降的情況。
泵內(nèi)氣蝕現(xiàn)象在幾十年前就已經(jīng)發(fā)現(xiàn) 了，它是限制泵工作范圍的一個(gè)原因。氣蝕 破壞了葉輪及其零件，降低了泵的效率、揚(yáng)程 及流量。氣蝕嚴(yán)重時(shí)就使整個(gè)泵完全停止工 作.，甚至使整個(gè)泵報(bào)廢。由此可見(jiàn)，氣蝕是影 響離心泵工作可靠性的最嚴(yán)重的因素。
五、溫度對(duì)氣蝕的影響 在氣蝕過(guò)程中液體的沸騰是熱力學(xué)過(guò) 程,與液體的性質(zhì)(壓力、溫度、汽化潛熱和比 熱)有關(guān)。
在氣蝕情況下泵的性能曲線(流量 -揚(yáng)程曲線和效率曲線）變壞是由于在低壓 區(qū)內(nèi)氣泡的形成和破裂而引起的。為了使液 體能夠沸騰，必須從液流中取得汽化潛熱，只 有在液體溫度高于相應(yīng)于氣蝕區(qū)域內(nèi)的飽和 蒸汽溫度的情況下，才有可能從液體中取得 必要的熱量。換句話說(shuō)，氣蝕范圍內(nèi)的壓力 必須低于相應(yīng)的液體溫度下的飽和壓力。
溫度越高，液體越容易汽化，稍有壓降，當(dāng)壓力 低于液體的飽和蒸汽壓力時(shí)，就會(huì)汽化，在泵 內(nèi)就容易發(fā)生氣蝕。以氨水循環(huán)泵為例，液 溫按工藝要求控制在70 ~ 75^ ,而氨水溫度 如為75=10，那么只需將液面壓力降低至0. 48 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，液體就會(huì)沸騰；氣溫在2(«： 時(shí)需將液面壓力降低至〇. 024個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 以下才會(huì)發(fā)生汽化。在高海拔地區(qū)，由于氣 壓低，水燒不到1〇〇^就會(huì)沸騰，也就是這個(gè) 道理。
仍以氨水循環(huán)泵全年的檢修為例，夏 季由于氣溫較高，檢修次數(shù)明顯高于溫度較 低的幾個(gè)月，從表2中可以很清楚地看到這 一點(diǎn)。
六\預(yù)防措施
1. 改進(jìn)葉輪入口的幾何形狀。當(dāng)泵的轉(zhuǎn) 速和流量確定后，泵最小氣蝕余量Ahmi„僅與 吸入室和葉輪入口的幾何形狀有關(guān)。于是可 采用葉輪人口直徑增大的辦法，使葉輪入口 流速降低，從而提高泵的抗氣蝕性能，但是這 是建立在犧牲泵的效率的基礎(chǔ)上的。另外還 可采取增大入口邊寬度和采用雙吸葉輪的方 法，來(lái)達(dá)到抗氣蝕的目的。
2. 采用抗氣蝕材料。當(dāng)由于使用條件所 限，不能完全避免發(fā)生氣蝕時(shí)，應(yīng)采用抗氣蝕 材料制造葉輪，以延長(zhǎng)葉輪的使用壽命。一 般來(lái)說(shuō)，零件表面越光滑、材料強(qiáng)度和韌性越 高，硬度和化學(xué)穩(wěn)定性越高，則材料的抗氣蝕 性能也越好。實(shí)踐表明,采用鋁鐵青銅9 -4、 2Crl3、稀土合金鑄鐵和高鎳鉻合金等材料， 抗氣蝕能力比普通鑄鐵強(qiáng)得多。
3. 其他。在工藝條件允許的情況下，適 當(dāng)降低離心泵內(nèi)液體的溫度對(duì)于減小氣蝕發(fā) 生的概率也是有一定幫助的。提高泵的抗氣 蝕能力的其他措施還有在葉輪面前加裝誘導(dǎo) 輪等等。
七、總結(jié)
總之，充分認(rèn)識(shí)并了解離心泵氣蝕的產(chǎn) 生原因、防治措施，對(duì)于我們?cè)诠ぷ髦懈玫?降低返修率、節(jié)能降耗都具有一定的意義