泵的汽蚀报告-课件

泵的汽蚀报告-课件汽蚀现象汽蚀现象气体产生气体产生如液体如液体P降低到降低到Pv或更低或更低时，液体会汽化产生汽泡，时，液体会汽化产生汽泡，还有原来溶于液体现因还有原来溶于液体现因P降降低而逸出的气体。低而逸出的气体。气泡破灭气泡破灭流到高压区，迅速凝结，气流到高压区，迅速凝结，气体重新溶人液体，造成局部体重新溶人液体，造成局部真空，四周液体质点以极大真空，四周液体质点以极大速度冲来，互相撞击，产生速度冲来，互相撞击，产生局部高达几十局部高达几十MPa的压力的压力由于气泡产生和凝结造成局部高温、高压、高频的冲击负荷，由于气泡产生和凝结造成局部高温、高压、高频的冲击负荷，对液道造成机械剥裂和电化学腐蚀破坏的现象称为对液道造成机械剥裂和电化学腐蚀破坏的现象称为汽蚀汽蚀气蚀现象气蚀现象低压区低压区产生气泡产生气泡高压区高压区气泡破裂气泡破裂产生局部真空产生局部真空水水力冲击力冲击发生振动、噪音，对发生振动、噪音，对部件产生麻点、蜂窝状的破坏部件产生麻点、蜂窝状的破坏现象。现象。汽蚀过程汽蚀过程电电化化学学腐腐蚀蚀高压水击高压水击气气泡凝泡凝结结液体汽化液体汽化 汽蚀主要发生在叶轮外缘叶片及盖板、涡壳或导轮处，并产生麻点和蜂窝状的破坏，不会发生在叶片进口处 材料破坏材料破坏材料破坏材料破坏过流部件产生剥蚀过流部件产生剥蚀过流部件产生剥蚀过流部件产生剥蚀和腐蚀破坏，影响机组寿命和腐蚀破坏，影响机组寿命和腐蚀破坏，影响机组寿命和腐蚀破坏，影响机组寿命 性能下降性能下降性能下降性能下降 汽蚀发展严重时，汽蚀发展严重时，汽蚀发展严重时，汽蚀发展严重时，大量汽泡的存在会堵塞流道的大量汽泡的存在会堵塞流道的大量汽泡的存在会堵塞流道的大量汽泡的存在会堵塞流道的截面，减少流体从叶轮获得的截面，减少流体从叶轮获得的截面，减少流体从叶轮获得的截面，减少流体从叶轮获得的能量，导致扬程下降，流量减能量，导致扬程下降，流量减能量，导致扬程下降，流量减能量，导致扬程下降，流量减少，效率也降低少，效率也降低少，效率也降低少，效率也降低 汽蚀危害汽蚀危害高高温温、高、高压、高、高频冲冲击负荷及荷及电化化学学腐腐蚀作用作用泵 噪音和振动强烈噪音和振动强烈噪音和振动强烈噪音和振动强烈 影响泵的安影响泵的安影响泵的安影响泵的安全稳定运行全稳定运行全稳定运行全稳定运行汽汽蚀余量余量有效汽蚀余量：是有效汽蚀余量：是指液体自吸入液面指液体自吸入液面到泵的入口法兰处，到泵的入口法兰处，单位重量液体所具单位重量液体所具有的能量比汽蚀时有的能量比汽蚀时液体的静压能所高液体的静压能所高出的那部分能量，出的那部分能量，用用NPSHa表示表示必须汽蚀余量：是必须汽蚀余量：是指泵入口法兰处单指泵入口法兰处单位重量液流到达叶位重量液流到达叶轮内部压力最低点轮内部压力最低点K处的静压能的降处的静压能的降低值，用低值，用NPSHr表表示示二、汽蚀余量二、汽蚀余量ZAspAKs离心泵的安装高度离心泵的安装高度A在在A A与与s s之间列柏努利方程得：之间列柏努利方程得：整理后有整理后有其中：其中：有效汽蚀余量有效汽蚀余量NPSHa式中：Cs、ps 泵叶轮吸口处液体流速和此处压力。ZAs 泵吸入高度（即泵安装高度）。hf(A-s)泵吸入管内流动阻力损失。上式可写为：式中 PA 吸入液面此处压力。ZAs 泵吸入高度（即泵安装高度）。hf(A-s)泵吸入管内流动阻力损失。NPSHa 称为有效汽蚀余量 有效汽蚀余量的意义：标志泵抗汽蚀性能的好坏，它与吸入管特性和液体的汽化压力有关；与泵本身无关。有效汽蚀余量越大，泵越有效汽蚀余量越大，泵越不容易发生汽蚀。不容易发生汽蚀。必需的汽蚀余量必需的汽蚀余量NPSHrNPSHr：是指泵为了避免汽蚀所必需的汽蚀余量。取决于泵进口部分的几何形状、转速和流量，反映液体进泵后压力进一步降低的程度，与吸入条件及所吸液体的pv值无关,是泵的特性参数，一般由泵厂用一般由泵厂用20的清水在额定流量下的清水在额定流量下根据试验确定泵必需的汽蚀余量根据试验确定泵必需的汽蚀余量。式中：c0、w0 液流进入液道前的绝对速度、相对速度。1 液流自泵吸入法兰面到泵叶轮叶道之间由绝对速度及流动损失引起的压降系数，一般取1.01.3。2 液流绕流叶片的压降系数，无冲击损失时取0.20.4。NPSHrNPSHr越小，越小，泵的汽的汽蚀性能越好性能越好。泵汽蚀判断：NPSHaNPSHr 不发生汽蚀NPSHa=NPSHr 开始发生汽蚀NPSHaNPSHr 严重汽蚀一般而言，当NPSHa=NPSHr 开始发生汽蚀。在实际应用中为了安全起见，通常采用许用汽蚀余量NPSH作为汽蚀发生的判据，一般许用汽蚀余量的取值范围为：许用汽蚀余量：NPSH=（1.11.3）NPSHr安全系数：n=1.11.3离心泵不发生汽蚀的条件：离心泵不发生汽蚀的条件：NPSHaNPSH泵的安装高度的安装高度计算算前面导出公式：安装高度：则：许用安装高度：讨论：（1）NPSHr允许由实验测定，不同型号的泵其值不同，由厂家出厂前由实验测定；测定条件为：液面压力为标准大气压，流体为水，水温20；（2）当进口管路无阻力，液面压力为标准大气压，uA=0，不考虑饱和蒸汽压影响时，zs=10.33m是泵安装高度的极限；（3）当进口管路阻力增大时，允许安装高度降低，故应尽可能减小吸入管路的阻力；如：*吸入管路尽量短，少走弯路；*进口管路直径一般大于出口管路直径；*进口管路上避免不必要的管件，如泵装于液面下可免装止逆阀（并且启动前不用灌泵），流量调节阀装于出口管路；（4）实际生产过程中，管路的流量有可能发生变化，那么此时吸入管路的阻力也发生变化；若流量增大则允许安装高度减小，所以为避免在实际操作中由于流量的提高或其他参数（如液体温度，液面压力等）的变化而出现汽蚀现象，允许安装高度按可能出现的最大流量计算并且实际安装高度应低于允许安装高度：（5）对油泵通常给出允许汽蚀余量，当实际操作条件与允许汽蚀余量测定条件不同时，应进行校正：对于油品zs2 zs1，可见吸高越大，ha越小，断裂工况越向小流量方向移动，不发生汽蚀的流量范围越小。ns不同的泵受汽蚀影响的情况不同，汽蚀特性曲线也有差异。中、低ns的离心泵叶片流道比较窄长，发生汽蚀后汽泡很快就会布满流道，使扬程、效率急剧下降，其特性曲线具有明显的断裂点其中低ns的泵发生汽蚀后很快就会造成断流，难以出现稳定汽蚀的工况高ns的离心泵和混流泵或叶轮进口直径大的高汽蚀性能离心泵，叶片间的流道短而宽，所以汽泡发生后不会迅即布满流道，从而使特性曲线在达到断裂点之前有较长的一段扬程和效率逐渐下降的部分NPSHaNPSHrH当有效气蚀当有效气蚀NPSHa降到低于必需气蚀余量NPSHr时，产生噪音、振动、压头明显降低，称不稳定气蚀区。当有效气蚀当有效气蚀NPSHa进一步降低，噪音和振动并不强烈，压头和流量脉动消失，特性曲线呈一条下垂线，称“断裂工况”，也称“稳定气蚀”。H HQ Q气蚀特性曲线气蚀特性曲线NPSHa3NPSHrHH HQ QNPSHa2NPSHa1Z Zs3s3Z Zs2s2Z Zs1s1不同的吸高Zs（Zs3 Zs2 Zs1）吸高Zs越大，有效气蚀余量NPSHa越小，断裂工况向小流量的方向移动泵，不发生气蚀的流量范围越小。有效气蚀有效气蚀NPSHa气蚀特性曲线气蚀特性曲线汽蚀类型汽蚀类型汽蚀类型汽蚀类型 叶型汽蚀叶型汽蚀叶型汽蚀叶型汽蚀间隙汽蚀间隙汽蚀间隙汽蚀间隙汽蚀局部汽蚀局部汽蚀局部汽蚀局部汽蚀三、汽蚀类型三、汽蚀类型 叶型汽蚀叶型汽蚀叶型汽蚀叶型汽蚀：发生在水轮机转轮：发生在水轮机转轮：发生在水轮机转轮：发生在水轮机转轮 叶片上的汽蚀。（如图叶片上的汽蚀。（如图叶片上的汽蚀。（如图叶片上的汽蚀。（如图a)a)a)a)间隙汽蚀间隙汽蚀间隙汽蚀间隙汽蚀：水流通过狭小的流：水流通过狭小的流：水流通过狭小的流：水流通过狭小的流道与间隙时流速变大，从而引道与间隙时流速变大，从而引道与间隙时流速变大，从而引道与间隙时流速变大，从而引起压力降低而产生负压所形成。起压力降低而产生负压所形成。起压力降低而产生负压所形成。起压力降低而产生负压所形成。(如图如图如图如图b)b)b)b)图a图b叶型汽蚀叶型汽蚀 局部汽蚀局部汽蚀局部汽蚀局部汽蚀：水轮机过流部件局部凸凹不：水轮机过流部件局部凸凹不：水轮机过流部件局部凸凹不：水轮机过流部件局部凸凹不平时，也会引起局部真空形成局部气蚀。平时，也会引起局部真空形成局部气蚀。平时，也会引起局部真空形成局部气蚀。平时，也会引起局部真空形成局部气蚀。（如图（如图（如图（如图c c）图c四、防止汽蚀的措施四、防止汽蚀的措施两种方法：改进泵的结构形式或尺寸。两种方法：改进泵的结构形式或尺寸。设计吸入管及吸入条件。设计吸入管及吸入条件。（一）改进泵的结构形式或尺寸（一）改进泵的结构形式或尺寸 增大泵吸入口直径及叶轮叶片入口宽度和结构。增大泵吸入口直径及叶轮叶片入口宽度和结构。采用前置诱导轮，提高叶轮进口处吸入压力。采用前置诱导轮，提高叶轮进口处吸入压力。采用双吸式叶轮，使进口截面增大，流速减小。采用双吸式叶轮，使进口截面增大，流速减小。合理设计叶片进口角度，减小流动损失。合理设计叶片进口角度，减小流动损失。采用抗汽蚀的材料，如不锈钢、稀土合金铸铁、采用抗汽蚀的材料，如不锈钢、稀土合金铸铁、高镍铬合金等。高镍铬合金等。叶轮结构改进图前置前置诱导轮：前置前置诱导轮式叶式叶轮 降低泵安装高度，缩短吸入管线。降低泵安装高度，缩短吸入管线。用大直径吸入管，去掉闸阀、弯头等，减少吸入管用大直径吸入管，去掉闸阀、弯头等，减少吸入管阻力。阻力。增大液面压力，采用倒灌方式或其它灌注形式。增大液面压力，采用倒灌方式或其它灌注形式。（二）合理设计吸入管及吸入条件（二）合理设计吸入管及吸入条件吸入装置倒罐装置