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水泵知识

离心泵的吸水性能与最大安装高度

文章热度:13922

     离心泵能否正常工作,建立在水泵良好工况点的确定,正确选择水泵的吸水条件,即在抽水过程中,泵内不产生汽蚀,更是重要的保证。而充分地利用水泵在不产生汽蚀情况下的最大吸水高度,对于降低泵站埋深,节省土建造价有着重要的意义。
  一、离心泵的吸水性能
  1.压力变化
     SH型双吸清水离心泵运行中,由于叶轮的高速旋转,在其人口处造成了真空,水自吸水管端流入叶轮的进口。水从吸水管经泵壳流人叶轮的过程中,其绝对压力变化如图4—13所示,以吸水管轴线为相对压力的零线,则管轴线与压力线之间的高差表示了真空值的大小。图4—13中压力线表明沿着水流,其真空值逐渐增大,即绝对压力逐渐减少,进入叶轮后,在叶轮背面(即背水面)靠近吸水口的K点处压力达到最低值,PK—Pmin。接着,水流在叶轮中受到由叶片传来的机械能,压力迅速上升。
    吸水池水面上的压头Pa/r和泵壳内最低压头PK/r之差用来支付:把液体提升Hss高度;克服吸水管中水头损失∑hs:产生流速水头砂v12/29、流速水头差值(C02-V12)/2G和供应叶片背面K点压力下降值AW;/29(该值由水泵的构造和工况决定的,一般不小于3m)。
  其公式表达为:
    PA/r-PK/r=(Hss+v21/2g+∑hs)+(C02-v12)/2g+ΛW20/2g    
  式中Pa/y——为吸水池水面大气压,mH2 0;   
      PK/y——叶轮背面靠近吸水口压力达到最低值的K点的绝对压力,mH20;
        Hss——吸水地形高度,m;
         v1——吸水管中流速,m/s;
       ∑hs——吸水管水头损失,in;
         C0——0-0断面上的流速,m/s;
         Λ——气穴系数(A—w丧/w;一l);
         W0——0-0断面上的相对速度,m/s。
    2.气穴和汽蚀
    如果ISG、IRG立式管道泵中最低压力PK降低到被抽升液体工作温度下的饱和蒸汽压力(即汽化压力)Pva时,泵壳内即发生气穴和汽蚀现象。
    首先水大量汽化,气泡随水流带人叶轮中压力生高的区域时,气泡突然被四周水压压破,水流因惯性以高速冲向气泡中心,在气泡闭合区内产生强烈的局部水锤现象,其瞬间的局部压力,可以达到几十兆帕,此时可以听到气泡冲破时炸裂的噪声,这种现象称为气穴现象。
    在叶片进口的壁面,金属表面承受着局部水锤作用,经过一段时期后,金属就产生疲劳,金属表面开始呈蜂窝状,随之,应力更加集中,叶片出现裂缝和剥落。在此同时,由于水和蜂窝表面间歇接触之下,蜂窝的侧壁和底之间,产生电位差,引起电化腐蚀,使裂缝加宽,最后几条裂缝互相贯穿,达到完全蚀坏的程度,水泵叶轮进口端产生的这种效应称为“汽蚀”。
    当ISW卧式管道离心泵发生汽蚀现象时,会造成水泵流量、扬程降低甚至停止出水及水泵报废。不同类型的水泵发生汽蚀时产生的影响是不同的,对ns。较低的水泵(如ns。<100),因水泵叶片流槽狭长,很容易被气泡所堵塞,在出现汽蚀后,Q-H,Q-η曲线迅速降落,对ns较高的水泵(ns>150),因流槽宽,不易被气泡堵塞,所以Q—H,Q一叩曲线先是逐渐下降,过了一段
时间才开始突然下落,正常输水破坏。   
    二、水泵最大安装高度   
    泵房内的地坪标高取决于水泵的安装高度,为了保证泵站安全供水,同时节省土建造价,应正确地计算水泵的最大允许安装高度,合理的利用水泵的最大允许安装高度。
    水泵的最大安装高度计算:
    Has=Hsv2/2g一∑hs    (4—14)
   式中  Has——水泵的最大允许安装高度,m;
          Hs——修正后的水泵允许吸上真空高度,m;
           v——吸水管的流速,m/s;
           g——重力加速度,取g=9.81m/s2;
        ∑hs——吸水管的水头损失,m。
       对于水泵样本中所给定的允许吸上真空高度H。,是在标准状况下(大气压10.33mH2 0,水温20℃),由专门的汽蚀试验求得的,当水泵安装实际地点的大气压和所抽升的液体的度不符合标准状况时,应对水泵厂所给定的H。值进行修正,即:
H’s=Hs-(10.33-hs)一(hva-0.24)  
式中  Hs—为水泵铭牌或样本中给定的允许吸上真空高度,mH20;
        H’s—修正后的水泵允许吸上真空高度,mH2 0;
           v—安装地点的大气压,mH2O;海拔高度与大气压的关系见表4—4;
         hva—实际水温下的饱和蒸汽压力(见表4~5),mH2 0。
    表4-4海拔高度与大气压(Pa/r)关系
    海    拔
 -600
    0
100
200
300
400
500
600
    700
    大气压(Pa/r)/mmH20
11.3
10.33
10.2
10.1
10.O
9.8
9.7
9.6
    9.5
    海    拔
  800
  900
  1000
  1500
  2000
  3000
  4000
  5000
    6000
    大气压(Pa/r)/mmH20
9.4
9.3
9.2
8.6
 8.4
7.3
6.3
5.5
 
 
表4-5水温与饱和蒸汽压力(hva=pva/r)
    水温/℃
    0
    5
    10
    20
    30
    40
    饱和蒸汽压力肌
    0.0
    0.09
    0.12
    0.24
    0.43
    0.75
    水温/℃
    50
    60
    70
    80
    90
    100
    饱和蒸汽压力/
    1.25
    2.02
    3.17
    4.82
    7.14
    10.33
 
    三、汽蚀余量与汽蚀的防止
    1.汽蚀余量
    离心泵的吸水性能通常用允许吸上真空高度H。来衡量,H。值越大,说明水泵的吸水性能越好,抗汽蚀性能越好。对于轴流泵、热水锅炉给水泵等,叶轮常需安在最低水面下,其安装高度通常是负值,对于这类水泵常用“汽蚀余量”来衡量它们的吸水性能。
    Hsc=ha-hva-∑hs±Hss    (4—15)
式中  Hsv—总汽蚀余量;
         ha—吸水井表面的大气压力,m;
        hva—该水温下的汽化压力,m;
       ∑hs—吸水管的水头损失之和,m;
        Hss—水泵吸水地形高度,即安装高度,m,水泵为抽吸式工作,Hss前取“-”号,水泵为自灌式工作,Hss前取“+”号。
    应用汽蚀余量时,应注意以下几点。
    (1)允许汽蚀余量H。v随流量Q变化而变化,流量增加,汽蚀余量Hsv也增加,如图4一15所不。
    (2)允许汽蚀余量H。。不必修正,这是因为汽蚀余量的基准面是水泵泵轴(立式泵为叶轮中心线),所以不用修正海拔高度影响;而汽蚀余量定义式中已经包括饱和蒸汽压,所以也不用修正温度影响。
    (3)用允许吸上真空高度H。,还是用汽蚀余量Hsv来衡量水泵的吸水性能,应根据水泵类型,本着使用方便的原则确定,一般由水泵厂家在样本中给出。使用者使用哪一个参数计算Hss,取决于水泵样本给定的参数资料。
  2.汽蚀的防止
  水泵样本中所提供的汽蚀余量是“必要的汽蚀余量’’,为防止水泵发生汽蚀现象,在水泵站实际计算时,应控制其实际汽蚀余量比水泵厂要求的“必要的汽蚀余量”大0.4~0.6mH20。
    在具体设计时,可以从如下几个方面考虑。
    (1)选定合适的安装高度Hss。考虑到水泵长期使用后性能会下降,在设计时要把计算出来的安装高度Hss调低一些,以适应长期使用后,水泵允许吸水真空高度H。的降低。
    (2)管路布置时尽可能减小管路水头损失∑hs,使得水泵进口处设计汽蚀余量尽可能大一些。
    (3)水泵吸水性能的校核,应用最不利工况进行计算,以确保水泵吸水条件。
    (4)当所抽的水是热水时,应尽量采用自灌式,使泵轴在水面以下。
    (5)水泵叶轮应选用硬度大、光洁度好的材料。硬度大可抗汽蚀;光洁度好,可减少气泡在叶轮金属壁面上的黏附,减小汽蚀的危害。
    (6)若出现汽蚀现象,可采取减小流量的措施,提高实际汽蚀余量,防止发生汽蚀。

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