摘要:通過對離心泵汽蝕現(xiàn)象的分析和改善離心泵抗汽蝕性能的幾個方案的比較,在不影響正常生產(chǎn)的前提下,解決機泵的汽蝕問題,應(yīng)在其入口加裝誘導(dǎo)輪。經(jīng)實際改造后,取得良好效果。

關(guān)鍵詞:離心泵;汽蝕;誘導(dǎo)輪

Abstract: The cavitation in the centrifugal pumps is analysedandthe kinds of the schemes are compared. In the regularproduction,installing a inducer is a better choose of resistanceto thecavitation. The improvement of installing a inducer achievedgoodresults.

Key word: centrifugal pump; cavitation; inducer

1、前言

     燕化化學(xué)品事業(yè)部的間甲酚裝置是目前世界上生產(chǎn)規(guī)模zui大的甲酚生產(chǎn)裝置之一,由于先天不足,對其進行了多次改造。在改造過程當(dāng)中,機泵運行的工藝參數(shù)變化較大,導(dǎo)致該裝置多臺機泵發(fā)生了嚴(yán)重的汽蝕現(xiàn)象,這其中又以143-J/JA、217-J/JA等zui為嚴(yán)重。對其解體檢查,發(fā)現(xiàn)葉輪及泵的吸入口已經(jīng)嚴(yán)重點蝕,同時,這些機泵在運轉(zhuǎn)時,不僅振動嚴(yán)重、噪音大,而且效率明顯下降。表1為這兩組設(shè)備的運行情況調(diào)查表。加裝誘導(dǎo)輪改善離心泵抗汽蝕的性能

 型號           143-J/JA       217-J/JA 0.47
 
  振幅（mm）       0.46          0.45
  
   噪音（dB）        49          52
 
 效率（%）          43.0         46.5

  維修周期（天）     8.5          7.3
 
 點蝕zui大坑深（mm）  2.3          2.7
 
      由上表可以清楚地看到:這兩組設(shè)備已經(jīng)發(fā)生了嚴(yán)重的汽蝕現(xiàn)象,它造成設(shè)備檢維修頻繁,備品配件消耗量增大,成本增加,極大地威脅著裝置的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)生產(chǎn)。因此,解決這一影響生產(chǎn)中的實際問題就成為必然。

2、汽蝕現(xiàn)象及解決方案

2.1汽蝕現(xiàn)象

      由于葉輪葉片入口附近液體壓力小于或等于液體輸送溫度下的飽和蒸汽壓力時,液體就汽化,同時還可能有溶解在液體內(nèi)的氣體逸出,形成大量氣泡,氣泡隨液體流到葉道內(nèi)壓力較高處時又瞬時凝結(jié)潰滅。在氣泡凝結(jié)潰滅的瞬間,氣泡周圍的液體迅速沖入氣泡凝失形成的空穴,形成強大的局部高頻高壓水擊,金屬表面因疲勞而產(chǎn)生剝蝕。同時,由于活潑氣體（如氧氣）的存在以及氣泡凝結(jié)時產(chǎn)生的局部高溫,導(dǎo)致金屬表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕。上述這一過程稱為汽蝕現(xiàn)象。

2.2影響汽蝕的因素

影響液體壓力和飽和蒸汽壓力的因素都會影響汽蝕的發(fā)生。

2.2.1影響的因素

①泵進口的結(jié)構(gòu)參數(shù):包括葉輪吸入口的形狀、葉片入口邊寬度及葉片進口邊的位置和前蓋板形狀等。

②泵的操作條件:它包括泵的流量、揚程及轉(zhuǎn)速等。

③泵的安裝位置:它包括泵的吸入管路水力損失及安裝高度。

④環(huán)境因素:它包括泵安裝地點的大氣壓力。

2.2.2影響的因素

它包括介質(zhì)本身的性質(zhì)及介質(zhì)操作溫度。

2.3解決離心泵汽蝕問題的幾個方案

根據(jù)以上對影響汽蝕因素的分析,我們可以得到如下幾個解決離心泵汽蝕問題的方案:

①改進泵入口的結(jié)構(gòu)參數(shù)

這一方案適于在離心泵的設(shè)計制造階段,該方法在生產(chǎn)現(xiàn)場很少采用。

②在泵的吸入口加裝誘導(dǎo)輪

   加裝誘導(dǎo)輪,對提高離心泵的抗汽蝕性能,解決汽蝕問題,效果很顯著。而且其結(jié)構(gòu)簡單易于制造安裝,運行維修方便,造價低,在不影響生產(chǎn)的前提下即可進行安裝調(diào)試,特別適于在生產(chǎn)現(xiàn)場推廣應(yīng)用。

③合理設(shè)計吸入管路及調(diào)整安裝高度

   該方法雖能*消除汽蝕問題,但在生產(chǎn)現(xiàn)場卻很少采用。這是因為調(diào)整泵的吸入管路及安裝高度,工程量大、施工費用高,并且受施工環(huán)境的制約,只有在裝置停車或大檢修時才能進行;同時,由于工藝條件的限制,調(diào)整泵的吸入管路及安裝高度又將影響后續(xù)工藝,具有連鎖反應(yīng)。

④優(yōu)化工藝操作條件

   在工藝條件允許的情況下,改變泵的流量、揚程、轉(zhuǎn)速及介質(zhì)的操作溫度等操作參數(shù),可以避免汽蝕的發(fā)生。但由于工藝條件的限制,優(yōu)化工藝操作條件具有很大的局限性,大部分情況下效果并不顯著。所以,可將該方法作為解決汽蝕問題的輔助方法。

2.4方案的確定

   通過對以上幾個方案的分析比較,在不影響正常生產(chǎn)的前提下,解決機泵的汽蝕問題,應(yīng)在其入口加裝誘導(dǎo)輪。

3、誘導(dǎo)輪的設(shè)計

    當(dāng)液體流過誘導(dǎo)輪時,誘導(dǎo)輪對液體做功,相當(dāng)于對進入后面葉輪的液體起到增壓作用,從而提高了壓力。該方法雖然增加了電機的負荷,但由于電機的功率一般都比較大（一般要比離心泵的軸功率大20~30%）,且誘導(dǎo)輪尺寸受吸入口管徑的影響,其增壓范圍有限。一般情況電機仍能滿足要求,勿需更換電機。

   由于目前對于誘導(dǎo)輪的認(rèn)識尚處于摸索階段,對一些理論問題還沒有統(tǒng)一的看法。因此,誘導(dǎo)輪的設(shè)計在很大程度上是根據(jù)經(jīng)驗,并結(jié)合機泵的實際結(jié)構(gòu)而進行的。下面將以217-J/JA（型號D10113×11/2×8）泵（如圖1）為例,介紹誘導(dǎo)輪的設(shè)計方法,為生產(chǎn)現(xiàn)場機泵汽蝕問題的解決提供一些參考。

3.1特性參數(shù)和操作參數(shù)（表2）

表2 特性參數(shù)和操作參數(shù)

    葉輪直徑  173      

    流量      41        30
 
    揚程      81.5      51.4

    轉(zhuǎn)速      3550      2960
 
   比轉(zhuǎn)數(shù)     51.0      51.4
 
 
 3.2 誘導(dǎo)輪的設(shè)計計算[1]

假定誘導(dǎo)輪外徑為,輪轂直徑為,取,則誘導(dǎo)輪外徑為;則輪轂直徑為;取葉片數(shù)為,則葉片外圓處間距為;取,則外圓處葉片長度為;外圓處葉片安放角為;誘導(dǎo)輪外圓處葉片包角為;葉片入口邊半徑為;誘導(dǎo)輪外圓處葉片軸向長度為;輪轂處葉片安放角為;取輪轂處葉片zui大厚度為;取外圓處葉片zui小厚度為。

4、安裝誘導(dǎo)輪后的抗汽蝕性能計算

4.1 誘導(dǎo)輪汽蝕余量[2]

誘導(dǎo)輪流量為其中為誘導(dǎo)輪外緣間隙泄漏量,為影響誘導(dǎo)輪流量的泵泄漏量。

誘導(dǎo)輪汽蝕比轉(zhuǎn)速為其中為進口流量系數(shù),誘導(dǎo)輪進口軸面速度,輪緣進口圓周速度。

所以,誘導(dǎo)輪汽蝕余量為

4.2 加裝誘導(dǎo)輪后主葉輪汽蝕性能分析

一般誘導(dǎo)輪揚程系數(shù),則誘導(dǎo)輪實際產(chǎn)生的揚程為217-J/JA泵未裝誘導(dǎo)輪時,當(dāng)流量為Q=30m3/h,汽蝕余量為。加裝誘導(dǎo)輪后主葉輪的汽蝕余量為加裝誘導(dǎo)輪后,主葉輪的汽蝕余量減少。

按上述計算結(jié)果對該設(shè)備進行改造,如圖1所示,改造后對其運行情況進行調(diào)查分析,結(jié)果見表3。

表3 改造前后運行情況對比表
 

項目        改造前   改造后

 
振幅（mm）     0.47     0.02

 葉輪點蝕情況
 葉輪入口處為海綿狀麻坑
 葉輪表面無顯著的麻坑
 
維修周期（天）    7.3>90

電機電流（A）    6.9~7.0    7.0~7.2
     
   通過上述計算可以看出,在泵的吸入口加裝誘導(dǎo)輪,顯著提高了泵的抗汽蝕性能,阻止了汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生,大大提高了設(shè)備的運行周期,從而穩(wěn)定裝置生產(chǎn),降低設(shè)備的檢維修費用,提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

5、結(jié)論

    加裝誘導(dǎo)輪己成為提高離心泵抗汽蝕性能的重要措施之一,尤其是在生產(chǎn)現(xiàn)場中,這不僅是因為它*、結(jié)構(gòu)簡單、易于制造安裝,更重要的是它造價低、通用性強、維修方便。

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