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        离心泵发生汽蚀现象的原因分析

        日期:2021/3/22 14:29:46

        1、离心泵发生汽蚀情况介绍

              某热泵机房中,4台河水取水泵的额定工况流量均为Q-958m3/h,扬程H-21m,转速n-1480rpm。水泵进、出口接管管径均为DN350,水泵本体接口口径为DN400。当水泵接通电源开始运转后,可以很明显的听到水泵发出的“啪、啪、啪"的炸裂声,通过超声波流量计进行检测,检测到水泵出水流量仅为680m3/h,与额定工况偏差很大,可以判定该水泵在运行过程中发生了很严重的汽蚀现象。

              发生汽蚀的原因分析有以下几点:

              (1)水泵进口压力低;

             (2)水泵进出口接管管径偏小;

              (3)其他原因。

        2、水泵入口压力分析计算与结论

        2.1、水泵进口压力计算

              2.1.1、水泵吸入口前取水管网水力计算:

              另外取水头部过滤网+取水格栅阻力损失2m;水泵前Y型过滤器阻力损失1m。

              突变管局部阻力系数ξ= (1-A1/A2) ^2

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

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

              弯头、三通的局部水损取沿程水损的30%

           综上计算:水泵若正常开启运行后,从取水口至水泵吸入口总水损= (0.676+0.072) X1.3+2+1+0.238=4.21m

            2.1.2、水泵进口压力:

              河水水位实测黄海高程为0.54知,水泵吸入口实测高程为-5.32m,大气压力10m。

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

           2.1.3、水泵的必需汽蚀余量NPSHr

              根据厂提供取水泵选型资料,查得本项目取水泵的性能特性曲线,在额定工况下,可知该水泵的必需汽蚀余量为6m。

        2.2、水的汽化压力计算

              根据安托尼方程lgP-A-B/ (T+C)

              河水温度为30C时A=7.07406,B=1657.46,C=227. 02

              可计算出夏季30℃的河水的汽化压力为4.219KPa。

        2.3、计算分析结论

              根据上述计算,考虑水体汽化压力0.42m并附加0.3m的安全值,只需保证水泵进口压力大于6.72m,实际的进口压力为11.65m,水泵进口压力能满足水泵必须汽蚀余量的要求。水泵进口压力低不是造成本项目取水发生汽蚀的主要原因。

        3、水泵进出口按管管径计算分析

              水泵进出口管径均为DN350,外径377mm,壁厚8mm,理论流量958m3/h,实际流量680m3 /h。在流量为958m3 /h情况下,管道内水体流速为2.60m/s;在流量为680m3/h情况下,管道内水体流速为1.85m/s。

              根据《现代泵技术手册》中水泵设计要求:当水泵吸口。口径小于DN250时,水泵吸口前管段水体流速宜控制在1.0-1.6m/s之间: 当水泵吸口口径大于等于DN250时,水泵吸口前管段水体流速宜控制在1.2-2.0m/s。

              某热泵机房取水泵进出口口径均为DN400,按上述要求,该取水泵吸入口前管段水体流速宜控制在1.2-2.0m/s 之间,而实际流速为2.6m/s, 因此取水泵前后管径偏小是造成本项目发生汽蚀的重要原因。

        4、其他原因分析

        4.1、水体中气体含量较大

              某热泵机房水源水来自其北面的蟒蛇河,蟒蛇河为淡水河,水体中氧气、二氧化碳等气体含量较多。在其流经水泵吸入口后,由于水泵吸入口至水泵叶轮叶片处压力降低,气体溶解度降低,气体析出,并且在叶片入口附。近液体压力低处,甚至形成局部的真空,部分水体汽化, 加重汽蚀并使得水泵出水量降低。

        4.2、突缩管及突扩管

              河水从DN600引水管汇入机房内DN800的集水管内,再由DN350的支管引水至DN400的水泵吸入口,水在突缩管及突扩管中流动时都会产生局部的死区,导致水泵抽水量不足,从而形成汽蚀。

        4.3、水泵构造

              在水泵运行过程中,液体压力沿着泵入口到叶轮入口而下降,在叶片入口附近液体压力低,甚至形成局部的真空,所以,水泵在运行过程中,或多或少会产生汽蚀现象。

        5、现场整改

              根据上述分析,造成本项目取水泵发生汽蚀可能的原因为水泵进出口管径偏小,吸入口管道水体流速过大,并且水泵吸入口直管段距离太短,水力工况不好。受机房空间等限制,水泵吸入口前端做段长直管道不合实际,于是利用现场便利条件,将水泵吸入口径调整为DN400,吸入口管道内水体计算流速为2m/s。调整完成后进行通电测试,水泵在开启运行段时间后,已基本听不到异响,使用超声波测量仪检测出水泵的出水流量为930m3/h,已基本达到水泵额定工况下的流量。

        6、结论

              在开式取水系统设计中,除了需要选用高汽蚀性能的水泵及进行必须的汽蚀计算外,还需要严格控制水泵进出口的流速。

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