泵的汽蝕報告

泵汽蝕1/37Contents汽蝕現(xiàn)象及危害汽蝕余量汽蝕類型避免汽蝕措施12342/37液體在從泵吸人口流到葉片進口前，會因流速增加和流阻損失而壓力深入下降當Q不大于設(shè)計Q時，液流在進口撞擊葉片正面，最低壓力在葉片進口處接近前蓋板葉片背面上.如圖K2處。泵Q超出設(shè)計Q時，液流撞擊葉片背面，最低壓力部位在葉片進口接近前蓋板葉片正面上，如圖K1處一、汽蝕現(xiàn)象及危害3/37汽蝕現(xiàn)象氣體產(chǎn)生如液體P減少到Pv或更低時，液體會汽化產(chǎn)生汽泡，尚有本來溶于液體現(xiàn)因P減少而逸出氣體。氣泡破滅流到高壓區(qū)，迅速凝結(jié)，氣體重新溶人液體，造成局部真空，四周液體質(zhì)點以極大速度沖來，互相撞擊，產(chǎn)生局部高達幾十MPa壓力由于氣泡產(chǎn)生和凝結(jié)造成局部高溫、高壓、高頻沖擊負荷，對液道造成機械剝裂和電化學腐蝕破壞現(xiàn)象稱為汽蝕4/37氣蝕現(xiàn)象低壓區(qū)→產(chǎn)氣憤泡→高壓區(qū)→氣泡破裂→產(chǎn)生局部真空→水力沖擊→發(fā)生振動、噪音，對部件產(chǎn)生麻點、蜂窩狀破壞現(xiàn)象。5/37汽蝕過程電化學腐蝕高壓水擊氣泡凝結(jié)液體汽化

汽蝕主要發(fā)生在葉輪外緣葉片及蓋板、渦殼或?qū)л喬?，并產(chǎn)生麻點和蜂窩狀破壞，不會發(fā)生在葉片進口處6/37材料破壞過流部件產(chǎn)生剝蝕和腐蝕破壞，影響機組壽命性能下降汽蝕發(fā)展嚴重時，大量汽泡存在會堵塞流道截面，減少流體從葉輪取得能量，造成揚程下降，流量減少，效率也減少汽蝕危害高溫、高壓、高頻沖擊負荷及電化學腐蝕作用泵噪音和振動強烈影響泵安全穩(wěn)定運行7/37汽蝕余量有效汽蝕余量：是指液體自吸入液面到泵入口法蘭處，單位重量液體所具有能量比汽蝕時液體靜壓能所高出那部分能量，用NPSHa表達必須汽蝕余量：是指泵入口法蘭處單位重量液流達到葉輪內(nèi)部壓力最低點K處靜壓能減少值，用NPSHr表達二、汽蝕余量8/37ZAspAKs離心泵安裝高度A在A與s之間列柏努利方程得：整頓后有其中：有效汽蝕余量NPSHa9/37式中：Cs、ps——泵葉輪吸口處液體流速和此處壓力。

ZAs——泵吸入高度（即泵安裝高度）?！苃f(A-s)——泵吸入管內(nèi)流動阻力損失。上式可寫為：10/37式中PA——吸入液面此處壓力。

ZAs——泵吸入高度（即泵安裝高度）?！苃f(A-s)——泵吸入管內(nèi)流動阻力損失。NPSHa

稱為有效汽蝕余量有效汽蝕余量意義：標志泵抗汽蝕性能好壞，它與吸入管特性和液體汽化壓力有關(guān)；與泵本身無關(guān)。有效汽蝕余量越大，泵越不容易發(fā)生汽蝕。11/37必需汽蝕余量NPSHrNPSHr：是指泵為了避免汽蝕所必需汽蝕余量。取決于泵進口部分幾何形狀、轉(zhuǎn)速和流量，反應液體進泵后壓力深入減少程度，與吸入條件及所吸液體pv值無關(guān),是泵特性參數(shù)，一般由泵廠用20℃清水在額定流量下根據(jù)試驗確定泵必需汽蝕余量。式中：c0、w0——液流進入液道前絕對速度、相對速度。

λ1——液流自泵吸入法蘭面到泵葉輪葉道之間由絕對速度及流動損失引發(fā)壓降系數(shù)，一般取1.0～1.3。λ2——液流繞流葉片壓降系數(shù)，無沖擊損失時取0.2～0.4。NPSHr越小，泵汽蝕性能越好。12/37泵汽蝕判斷：NPSHa>NPSHr

不發(fā)生汽蝕NPSHa=NPSHr

開始發(fā)生汽蝕NPSHa>NPSHr

嚴重汽蝕一般而言，當NPSHa=NPSHr

開始發(fā)生汽蝕。在實際應用中為了安全起見，一般采取許用汽蝕余量〔NPSH〕作為汽蝕發(fā)生判據(jù)，一般許用汽蝕余量取值范圍為：許用汽蝕余量：〔NPSH〕=（1.1~1.3）NPSHr安全系數(shù)：n=1.1~1.3離心泵不發(fā)生汽蝕條件：NPSHa≥〔NPSH〕13/37泵安裝高度計算前面導出公式：安裝高度：則：許用安裝高度：14/37討論：（1）NPSHr允許由試驗測定，不一樣型號泵其值不一樣，由廠家出廠前由試驗測定；測定條件為：液面壓力為標準大氣壓，流體為水，水溫20℃；（2）當進口管路無阻力，液面壓力為標準大氣壓，uA=0，不考慮飽和蒸汽壓影響時，zs=10.33m是泵安裝高度極限；（3）當進口管路阻力增大時，允許安裝高度減少，故應盡也許減小吸入管路阻力；如：*吸入管路盡也許短，少走彎路；*進口管路直徑一般大于出口管路直徑；*進口管路上避免無須要管件，如泵裝于液面下可免裝止逆閥（并且啟動前不用灌泵），流量調(diào)整閥裝于出口管路；15/37（4）實際生產(chǎn)過程中，管路流量有也許發(fā)生變化，那么此時吸入管路阻力也發(fā)生變化；若流量增大則允許安裝高度減小，因此為避免在實際操作中由于流量提升或其他參數(shù)（如液體溫度，液面壓力等）變化而出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象，允許安裝高度按也許出現(xiàn)最大流量計算并且實際安裝高度應低于允許安裝高度：

（5）對油泵一般給出允許汽蝕余量，當實際操作條件與允許汽蝕余量測定條件不一樣步，應進行校正：對于油品ф<1，因此通過校正后允許安裝高度值更大，而未通過校正計算得到允許安裝高度則較??；16/37允許吸上高度Hs定義當pk=pv，pS=pemin時剛好發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，此時吸上高度為不會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象最大值：

為了安全允許吸上高度為：因此允許安裝高度也可用允許吸上高度法計算17/37討論：（1）Hs只能由試驗測定，不一樣型號泵其允許吸上真空度不一樣，由廠家出廠前由試驗測定；測定條件為：液面壓力為1atm，流體為水，水溫20℃

，飽和蒸汽壓為0.24mH2O；（2）當進口管路阻力增大時，允許安裝高度減少，故應盡也許減小吸入管路阻力；（3）允許安裝高度按也許出現(xiàn)最大流量計算并且實際安裝高度應低于允許安裝高度：（4）zs=10.33m是泵安裝高度極限（5）對清水泵一般給出允許吸上真空度參數(shù)，當操作條件與允許吸上高度測定條件不一樣步，應進行校正18/37為操作溫度下被輸送液體飽和蒸汽壓，mH2O

為操作條件下輸送液體時允許吸上高度，m液柱

為操作條件下液面壓力，mH2O

再考慮操作條件下輸送流體密度與測定條件下流體密度差異：由該式可知，液面壓力越小、飽和蒸汽壓越高、密度越大，則允許安裝高度越低；經(jīng)校正后操作條件下允許安裝高度為：19/37船舶輔機

第3章離心泵

[CentrifugalPump]泵說明書給出hr值。由圖可見，hr隨Q增大而增大，由于流量增大，液體進泵后壓降也增加。hr很難計算，用汽蝕試驗確定：逐步增大吸入真空度，揚程或效率下降(2+K/2)%時汽蝕余量稱為臨界汽蝕余量hc。hc加上大于0.3m余量定為必需汽蝕余量hr。使用時ha比hr具有大于10%(大于0.5m)余量。(差值大于0.5m)20/37必需汽蝕余量hr和允許吸上真空高度[Hs]都是表達泵吸入性能好壞性能參數(shù)，性質(zhì)同樣，只是表達方式不一樣。

ha減小到等于

hr時，吸上真空度達成[Hs]。21/37有效汽蝕余量

ha下降接近

hr但未降到很低時，汽蝕已經(jīng)發(fā)生但尚未顯著影響到泵性能狀態(tài)稱為潛伏汽蝕。圖中畫斜線部分為不穩(wěn)定汽蝕，最容易破壞部件。垂直線斷裂工況，K為斷裂點，斷裂工況形成汽、水兩相區(qū)，振動和噪音不強烈，破壞不顯著，稱為穩(wěn)定汽蝕。吸高zs3>zs2>zs1

，可見吸高越大，

ha越小，斷裂工況越向小流量方向移動，不發(fā)生汽蝕流量范圍越小。22/37ns不一樣泵受汽蝕影響情況不一樣，汽蝕特性曲線也有差異。中、低ns離心泵葉片流道比較窄長，發(fā)生汽蝕后汽泡很快就會充滿流道，使揚程、效率急劇下降，其特性曲線具有顯著斷裂點其中低ns泵發(fā)生汽蝕后很快就會造成斷流，難以出現(xiàn)穩(wěn)定汽蝕工況高ns離心泵和混流泵或葉輪進口直徑大高汽蝕性能離心泵，葉片間流道短而寬，因此汽泡發(fā)生后不會迅即充滿流道，從而使特性曲線在達成斷裂點之前有較長一段揚程和效率逐漸下降部分23/37NPSHaNPSHrH當有效氣蝕NPSHa降到低于必需氣蝕余量NPSHr時，產(chǎn)生噪音、振動、壓頭顯著減少，稱不穩(wěn)定氣蝕區(qū)。當有效氣蝕NPSHa深入減少，噪音和振動并不強烈，壓頭和流量脈動消失，特性曲線呈一條下垂線，稱“斷裂工況”，也稱“穩(wěn)定氣蝕”。HQ氣蝕特性曲線24/37NPSHa3NPSHrHHQNPSHa2NPSHa1Zs3Zs2Zs1不一樣吸高Zs（Zs3>Zs2>Zs1）吸高Zs越大，有效氣蝕余量NPSHa越小，斷裂工況向小流量方向移動泵，不發(fā)氣憤蝕流量范圍越小。}有效氣蝕NPSHa氣蝕特性曲線25/37汽蝕類型

葉型汽蝕間隙汽蝕局部汽蝕三、汽蝕類型26/37

葉型汽蝕：發(fā)生在水輪機轉(zhuǎn)輪葉片上汽蝕。（如圖a)間隙汽蝕：水流通過狹小流道與間隙時流速變大，從而引起壓力減少而產(chǎn)生負壓所形成。(如圖b)圖a圖b27/37葉型汽蝕28/37

局部汽蝕：水輪機過流部件局部凸凹不平時，也會引發(fā)局部真空形成局部氣蝕。（如圖c）圖c29/37四、避免汽蝕措施兩種辦法：改善泵構(gòu)造形式或尺寸。設(shè)計吸入管及吸入條件。（一）改善泵構(gòu)造形式或尺寸⑴增大泵吸入口直徑及葉輪葉片入口寬度和構(gòu)造。⑵采取前置誘導輪，提升葉輪進口處吸入壓力。⑶采取雙吸式葉輪，使進口截面增大，流速減小。⑷合理設(shè)計葉片進口角度