水泵在運行過程中,由于某些原因使泵內局部位置的壓力降到水在相應溫度的飽和蒸汽壓力(汽化壓力)時,水就開始汽化生成大量的氣泡,氣泡隨水流向前運動,運動到壓力較高的部位時,迅速凝結、潰滅。上海上誠泵閥泵內水流中氣泡的生成、潰滅過程涉及到物理、化學現象,并產生噪聲、振動和對過流部件的侵蝕。這種現象稱為水泵的氣蝕現象。
在產生氣蝕的過程中,由于水流中含有氣泡破壞了水流的正常流動規律,改變了流道內的過流面積和流動方向,因而葉輪與水流之間能量交換的穩定性遭到破壞,能量損失增加,從而引起水泵的流量、揚程和效率的迅速下降,甚至達到斷流狀態。這種工作性能的變化,對于不同比轉數的杲是不同的。低比轉數的離心泵葉槽狹長,寬度較小,很容易被氣泡阻塞,在出現氣蝕后,Q-H、Q-^曲線迅速降落。對中、高比轉速的離心泵和混流泵,由于葉輪槽道較寬,不易被氣泡阻塞,所以Q-H、Q-7曲線先是逐漸的下降,氣蝕嚴重時才開始銳落。對高比轉數的軸流泵,由于葉片之間流道相當寬闊,故氣蝕區不易擴展到整個葉槽,因此Q-H、Qj曲線下降緩慢。
氣泡潰滅時,水流因慣性高速沖向氣泡中心,產生強烈的水錘,其壓強可達(3.3?570)X107Pa,沖擊的頻率達2?3萬次/s,這樣大的壓強頻繁作用于微小的過流部件上,|引起金屬表面局部塑性變形與硬化變脆,產生疲勞現象,金屬表面開始呈蜂窩狀,隨之應力更加集中,葉片出現裂縫和剝落。這就是氣蝕的機械剝蝕作用。
在低壓區生成氣泡的過程中,溶解于水中的氣體也從水中析出,所以氣泡實際是水和空氣的混合體。活潑氣體(如氧氣)借助氣泡凝結時所產生的高溫,對金屬表面產生化學腐蝕作用。防爆自吸離心泵在使用過程中,泵體震動大,引起泵體與出口法蘭連接面震裂,軸承磨損加快。引起的原因有:
1.泵出口管與泵口法蘭安裝時發生嚴重錯位,存在局部應力。
2.泵出口管管托出現虛托現象,沒有起到支撐作用。
3.泵出口止回閥為水平方向安裝,在泵運行中對出口管路產生阻力而產生震動,特別是在突然停泵發生水垂現象時,水力沖擊引起的軸向力更大。
針對防爆自吸離心泵存在的這些現象,對泵口法蘭與出口管的同軸度進行重新矯正,以消除管道錯位,使聯接螺絲只存在軸向壓緊力,避免承載管道或泵體的重力,給螺絲加上防止震動墊圈,并在進出口橫管處增加管托墊鐵,減少震動和消除了虛托現象;將止回閥由出口橫管處移到泵出口管第一個彎頭后的豎直管段安裝,使突然停泵時產生垂直方向的軸向力沿管托引到地面;停泵要求將泵出口閥關閉后再停,以減少水錘對管路及止回閥的沖擊,造成對泵體的損害。 自吸離心泵的效率是機械、容積和水力三種效率的乘積。泵組的效率為泵效率和電機效率的乘積。造成自吸離心泵組效率低的因素主要有以下幾個。
1.泵本身效率是最根本的影響。同樣工作前提下的泵,效率可能相差15%以上。
2.自吸離心泵的運行工況低于泵的額定工況,泵效低,耗能高。
3.電機效率在運用中基本保持不變。因此選擇一臺高效率電機致關重要。
4.機械效率的影響主要與設計及制造質量有關。泵選定后,后期治理影響較小。
5.水力損失包括水力摩擦和局部阻力損失。離心泵運行一定時間后,不可避免地造成葉輪及導葉等部件表面磨損,水力損失增大,水力效率降低。
6.自吸離心泵的容積損失又稱泄漏損失,包括葉輪密封環、級間、軸向力平衡機構三種泄漏損失。容積效率的高低不僅與設計制造有關,更與后期治理有關。泵連續運行一定時間后,因為各部件之間摩擦,間隙增大,容積效率降低。
7.因為過濾缸堵塞、管線進氣等原因造成離心泵抽空及空轉。
8.泵啟動前,員工不注重自吸離心泵啟動前的預備工作,暖泵、盤泵、灌注泵等基本操縱規程執行不徹底,常常造成泵的氣蝕現象,引起泵噪聲大、振動大、泵效低。