第二章 葉片式水泵-3

1、第二章葉片泵，2.11離心泵的吸水性能，2.12離心泵機組的使用和維護，2.13軸流泵和混流泵，2.14給排水工程中常用的葉片泵，2.11離心泵的吸水性能，泵的正確吸水條件：泵在抽水時泵內(nèi)無氣蝕的最大吸水高度。吸水條件下離心泵的安裝標(biāo)高：泵房內(nèi)各部分標(biāo)高過低，增加了土建投資和泵房建設(shè)的難度；過度安裝：泵的工作流量和效率將大大降低，甚至泵也無法工作。水在一定溫度下的飽和蒸汽壓，是防止水蒸發(fā)的最小壓力。常用的Pva(Pa)，也可以用hva(m)。水的飽和蒸汽壓水頭：hva=Pva/，2.11.1氣穴現(xiàn)象和氣穴現(xiàn)象。在水泵運行期間，如果泵內(nèi)的局部壓力低于該溫度下的飽和蒸汽壓，大量的水將蒸發(fā)，同時，原

2、來溶解在水中的氣體將自動逸出，導(dǎo)致“冷沸騰”現(xiàn)象，并且形成的氣泡將充滿蒸汽和逸出的氣體。當(dāng)氣泡隨水流進入葉輪內(nèi)壓力上升的區(qū)域時，氣泡突然被周圍的水壓壓碎，水流由于慣性高速沖向氣泡中心，在氣泡封閉區(qū)域產(chǎn)生強烈的局部水錘現(xiàn)象，瞬時局部壓力可達幾十MPa。這時，你可以聽到氣泡破裂時爆裂的聲音，這叫做氣穴現(xiàn)象。2.空化，發(fā)生在水流中，不會傷害葉輪。葉片壁上出現(xiàn)氣穴，水錘撞擊葉片。每秒鐘數(shù)萬次的微小水錘沖擊會導(dǎo)致金屬葉片表面的塑性變形和局部硬化。慢慢地，金屬會疲勞、易碎、剝蝕和開裂，并在葉片表面逐漸演變成蜂窩狀空腔，導(dǎo)致葉片斷裂和損壞。這種由氣蝕引起的葉片腐蝕稱為“氣蝕”。微水錘會在局部產(chǎn)生200300

3、的高溫，產(chǎn)生熱電偶，電解氧化，然后產(chǎn)生化學(xué)腐蝕；水與蜂窩的間歇接觸導(dǎo)致蜂窩側(cè)壁和底部之間的電位差，從而導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕。氣穴現(xiàn)象，氣穴現(xiàn)象：由于某種原因，液壓機械低壓側(cè)的局部壓力降低到低于在該溫度下水流的汽化壓力(飽和蒸汽壓力)，這導(dǎo)致氣泡(蒸汽袋)的出現(xiàn)、發(fā)展和崩潰，從而導(dǎo)致過電流部件損壞的整個過程。(1)氣蝕分兩個階段：第一階段：輕微的噪音、振動、泵頭和功率開始有所下降。第二階段：空化區(qū)域突然擴大，此時泵的氫氮比將達到臨界值并急劇下降，最終停止出水。(2)氣蝕的危害1)泵的性能惡化，甚至停止排水；2)水泵溢流部分損壞；3)產(chǎn)生噪音和振動。沖蝕葉片圖(a)雙吸泵葉片(b)軸流泵葉片，高ns(如

4、ns 150)(短脂型):由于轉(zhuǎn)輪較寬，不易被氣泡堵塞，所以Q-H、Q-曲線先逐漸下降，然后經(jīng)過一段時間后開始急劇下降，破壞了正常的輸水。ns較高，ns較低。(3)氣蝕對不同類型的泵有不同的影響，ns較低(如ns 100)(細長型):由于泵葉片的流道較窄，容易被氣泡堵塞，氣蝕發(fā)生后，Q-H和Q-曲線迅速下降。防止氣蝕的措施：控制泵葉輪最低點的壓力大于Pva。2.11.2吸入管中壓力的變化和計算，泵運行中壓力最低點與葉輪入口之間的絕對壓力差，轉(zhuǎn)化為位置水頭、流量水頭和各種水頭損失。絕對壓力隨著水的流動而降低。進入葉輪后，壓力在葉片背面吸入口附近的K點達到最低值：PK=Pmin。水流過K點后，能量

5、從高速旋轉(zhuǎn)的葉輪獲得，壓力迅速增加，在葉輪出口處達到最大值。壓力的推導(dǎo)在0: 00之前，水流做絕對運動，在0: 00之后，水流進入葉片槽并相對于葉片槽做相對運動，所以能量方程分兩步列出：(1)0:00處吸力面與橫截面相交的水流能量方程：(2)吸力面上某點的大氣壓頭和橫截面計算點0的絕對壓頭(m)；水泵的吸水地形高度，即安裝高度(m)；0斷面水流平均速度(米/秒)；從吸嘴到泵入口段1-1的水頭損失(m)；1-1斷面和0點之間的水頭損失(m)通常被忽略，因為兩點之間的距離非常小。(1)、(2)0點斷面和K點水流的相對運動能量方程如下：0點和K點絕對壓頭(m)；從點0到點k到基準(zhǔn)面的垂直高度(m)；

6、k點的水流相對速度(米/秒)；點0和點k的圓周速度(m/s)；從點0到點k (m)的水頭損失。0點斷面水流平均速度表示為相對速度(m/s)；上述公式簡化為：氣蝕系數(shù)(氣蝕系數(shù))，(2)，將公式(2)代入公式(1)得到：(1)將液體提升到Hs，(2)克服吸入管中的壓頭損失，(3)產(chǎn)生流動壓頭。如果不能保證氣蝕，2.11.3水泵的最大安裝高度，1。水泵安裝高度高速鋼吸水池水面與水泵基準(zhǔn)面的高度差。根據(jù)HSS和吸水池的水面，可以計算出泵的基準(zhǔn)標(biāo)高，即泵的安裝標(biāo)高。高壓泵殼吸入口側(cè)壓力孔的真空值(mH2O)。第1-1節(jié)中的能量方程列出了：2。水泵的允許真空高度HS是為了確保水泵內(nèi)部壓力的最低點不會出現(xiàn)

7、，或者只出現(xiàn)對水泵的運行無害的輕微氣蝕，水泵進口處允許的最大真空度是通過在水泵裝置的參考基準(zhǔn)面上轉(zhuǎn)換成mH2O來表示的。為了確保不會發(fā)生氣穴現(xiàn)象，需要使用PKPva。如果PK=Pva，則泵處于氣蝕的臨界狀態(tài)，泵入口處的真空HV值是處于臨界狀態(tài)的值。為了安全運行，泵廠引入了0.5mH2O的安全值，其表示如下：泵銘牌或樣品中給出的HS是高壓的最大限值。如果高壓超過樣品中規(guī)定的高壓，泵將遭受氣蝕。當(dāng)用上述公式計算泵的安裝高度時，如果用HS代替HV，就可以得到泵的最大安裝高度。注：(1)泵廠樣品中的Q-Hs曲線通常是在大氣壓力為l0.33mH2O、水溫為20時，通過特殊的氣蝕試驗得到的。這是泵吸水性能

8、的極限曲線。(2) Hs與當(dāng)?shù)卮髿鈮毫捅盟疁囟扔嘘P(guān)。帕越低，水泵的Hs值越小。溫度越高，水泵的Hs值越小。(3)Hs值的修正：Hs修正后采用的允許真空吸入高度(m)；HS水泵廠給出的允許真空吸入高度(米)；ha安裝現(xiàn)場的大氣壓力(即Pa/)(mH2O)(表2-8)；hva實際水溫下的飽和蒸汽壓力(表2-7)。例2-7，“氣蝕余量”，水泵入口處超過汽化壓力的剩余能量用HSV表示。同時，當(dāng)氣蝕發(fā)生時：獲得：2.11.4 NPSH:總氣蝕余量。Ha=Pa/:抽吸井表面的大氣壓力(mh2o)；Hva=Pva/:該水溫下的蒸發(fā)壓力(mh2o)。Hs:吸入管壓頭損失之和(m)；Hss:水泵吸水地形高度，

9、即安裝高度(米)。當(dāng)水面壓力測量管的高度低于泵軸時，泵以吸入方式工作，HSS值前加“-”；當(dāng)水面上的壓力測量管的高度高于泵軸時，泵是自動填充的，HSS值前面加“.”。2.(NPSH)r和(NPSH)a (1)臨界氣蝕余量(HSV critical) /(NPSH)c指當(dāng)泵內(nèi)最低壓力點的壓力為汽化壓力時，泵入口處的氣蝕余量(2)必要的氣蝕余量(NPSH)r(允許的氣蝕余量、泵氣蝕余量、泵氣蝕余量)，以及樣品中的氣蝕余量：h(臨界氣蝕余量)，避免氣蝕的余量(約0.3mH20)。當(dāng)泵通過某一流速時，(NPSH)r不會改變。(3) NPSH(外接NPSH、NPSH的水泵裝置)一臺，而實際NPSH的水泵裝置由上述公式計算。該值由安裝水泵的外部條件決定(隨外部條件變化)，表明水達到氣化壓力值后仍有足夠的能量。在工程中，(npsh) a=(NPSH)r (0.40.6mh20)，(npsh) a:隨著流量的增加而減少(NPSH)r:隨著流量的增加而增加，交點c:空化邊界點。QQC: (NPSH) R (NPSH) A該裝置提供的超過汽化壓力的充足能量不足以克服泵內(nèi)水的壓降，此時將發(fā)生氣穴現(xiàn)象。問：需要NPSH。減少必要的NPSH:泵的設(shè)計和制造；增