離心泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象的原因分析

1、離心泵發(fā)生汽蝕情況介紹

      某熱泵機房中，4臺河水取水泵的額定工況流量均為Q-958m3/h，揚程H-21m，轉(zhuǎn)速n-1480rpm。水泵進、出口接管管徑均為DN350，水泵本體接口口徑為DN400。當(dāng)水泵接通電源開始運轉(zhuǎn)后，可以很明顯的聽到水泵發(fā)出的“啪、啪、啪"的炸裂聲，通過超聲波流量計進行檢測，檢測到水泵出水流量僅為680m3/h，與額定工況偏差很大，可以判定該水泵在運行過程中發(fā)生了很嚴(yán)重的汽蝕現(xiàn)象。

      發(fā)生汽蝕的原因分析有以下幾點:

      （1）水泵進口壓力低；

     （2）水泵進出口接管管徑偏??；

      （3）其他原因。

2、水泵入口壓力分析計算與結(jié)論

2.1、水泵進口壓力計算

      2.1.1、水泵吸入口前取水管網(wǎng)水力計算：

      另外取水頭部過濾網(wǎng)+取水格柵阻力損失2m；水泵前Y型過濾器阻力損失1m。

      突變管局部阻力系數(shù)ξ= (1-A1/A2) ^2

      DN800突縮為DN350，ξ- (1-12.25/64) 2-0.6538，局部阻力=2.193KPa

      DN350突擴為DN400，ξ= (1-12.25/16)、2=0.055，局部阻力=0.186KPa

      彎頭、三通的局部水損取沿程水損的30%

   綜上計算：水泵若正常開啟運行后，從取水口至水泵吸入口總水損= (0.676+0.072) X1.3+2+1+0.238=4.21m

    2.1.2、水泵進口壓力：

      河水水位實測黃海高程為0.54知，水泵吸入口實測高程為-5.32m，大氣壓力10m。

      水泵吸入口之前壓力P=10+0.54-(-5.32)-4.21-11.65m

   2.1.3、水泵的必需汽蝕余量NPSHr

      根據(jù)廠提供取水泵選型資料，查得本項目取水泵的性能特性曲線，在額定工況下，可知該水泵的必需汽蝕余量為6m。

2.2、水的汽化壓力計算

      根據(jù)安托尼方程lgP-A-B/ (T+C)

      河水溫度為30C時A=7.07406，B=1657.46，C=227. 02

      可計算出夏季30℃的河水的汽化壓力為4.219KPa。

2.3、計算分析結(jié)論

      根據(jù)上述計算，考慮水體汽化壓力0.42m并附加0.3m的安全值，只需保證水泵進口壓力大于6.72m，實際的進口壓力為11.65m,水泵進口壓力能滿足水泵必須汽蝕余量的要求。水泵進口壓力低不是造成本項目取水發(fā)生汽蝕的主要原因。

3、水泵進出口按管管徑計算分析

      水泵進出口管徑均為DN350，外徑377mm，壁厚8mm,理論流量958m3/h，實際流量680m3 /h。在流量為958m3 /h情況下，管道內(nèi)水體流速為2.60m/s;在流量為680m3/h情況下，管道內(nèi)水體流速為1.85m/s。

      根據(jù)《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊》中水泵設(shè)計要求:當(dāng)水泵吸口?？趶叫∮贒N250時，水泵吸口前管段水體流速宜控制在1.0-1.6m/s之間: 當(dāng)水泵吸口口徑大于等于DN250時，水泵吸口前管段水體流速宜控制在1.2-2.0m/s。

      某熱泵機房取水泵進出口口徑均為DN400，按上述要求，該取水泵吸入口前管段水體流速宜控制在1.2-2.0m/s 之間，而實際流速為2.6m/s， 因此取水泵前后管徑偏小是造成本項目發(fā)生汽蝕的重要原因。

4、其他原因分析

4.1、水體中氣體含量較大

      某熱泵機房水源水來自其北面的蟒蛇河，蟒蛇河為淡水河，水體中氧氣、二氧化碳等氣體含量較多。在其流經(jīng)水泵吸入口后，由于水泵吸入口至水泵葉輪葉片處壓力降低，氣體溶解度降低，氣體析出，并且在葉片入口附。近液體壓力低處，甚至形成局部的真空，部分水體汽化, 加重汽蝕并使得水泵出水量降低。

4.2、突縮管及突擴管

      河水從DN600引水管匯入機房內(nèi)DN800的集水管內(nèi)，再由DN350的支管引水至DN400的水泵吸入口，水在突縮管及突擴管中流動時都會產(chǎn)生局部的死區(qū)，導(dǎo)致水泵抽水量不足，從而形成汽蝕。

4.3、水泵構(gòu)造

      在水泵運行過程中，液體壓力沿著泵入口到葉輪入口而下降，在葉片入口附近液體壓力低，甚至形成局部的真空，所以，水泵在運行過程中，或多或少會產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。

5、現(xiàn)場整改

      根據(jù)上述分析，造成本項目取水泵發(fā)生汽蝕可能的原因為水泵進出口管徑偏小，吸入口管道水體流速過大，并且水泵吸入口直管段距離太短，水力工況不好。受機房空間等限制，水泵吸入口前端做段長直管道不合實際，于是利用現(xiàn)場便利條件，將水泵吸入口徑調(diào)整為DN400，吸入口管道內(nèi)水體計算流速為2m/s。調(diào)整完成后進行通電測試，水泵在開啟運行段時間后，已基本聽不到異響，使用超聲波測量儀檢測出水泵的出水流量為930m3/h,已基本達(dá)到水泵額定工況下的流量。

6、結(jié)論

      在開式取水系統(tǒng)設(shè)計中，除了需要選用高汽蝕性能的水泵及進行必須的汽蝕計算外，還需要嚴(yán)格控制水泵進出口的流速。

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