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水冷式导热油泵的汽蚀现象及其防范措施
发布时间:2019-11-26        浏览次数:5        返回列表
 水冷式导热油泵被广泛应用于石化、冶金、水利、电力及核电等工业领域,在各种生产装置中对液体介质进行动力输送,其性能可靠性对于装置的正常运行有着非常重要的作用。汽蚀是水冷式导热油泵运行中的一个重要现象,是影响水冷式导热油泵运行可靠性和使用寿命常见的问题,同时也是影响其向大流量、高转速方向发展的一个巨大的障碍,因此汽蚀成为目前泵类研究中的一个重要课题。


汽蚀的产生原理
   汽蚀是一种液体动力学现象,发生的根本原因在于液体在流动过程中出现了局部压力降,形成了低压区。根据物理学知识可以知道,对于某种液相介质,在一定温度下对应着一定的饱和蒸汽压Pv,当介质的压力小于Pv时就会发生汽化。水冷式导热油泵运转时,介质进入泵吸入口后,在叶轮没有对介质做功前,压力是逐渐降低的,当压力降低到该处相应温度下的饱和蒸汽压时,介质就会沸腾汽化,使原来流动的介质出现大量的气泡,气泡中包含着输送介质的蒸汽以及原来溶解在介质中而逸出的空气。当气泡随同液流从低压区流向高压区时,由于转动的叶轮对介质做功,介质压力迅速上升,当压力大于该处相应温度下的饱和蒸汽压Pv时,气泡又会重新凝结成为液相,瞬间形成大量的空穴,而周围的液相介质以高速冲向空穴相互撞击,使得空穴处的局部压力陡增。这种液击是一种高强度、高频率的冲击,其压力可达数百个大气压以上,水击频率高达25000次/秒,材料壁面上因受到如此高频率、高压力的重复载荷作用而逐渐产生疲劳破坏。在某些工况下,泵送介质中可能溶解有活性气体(如氧气等),借助于介质由气相凝结成液相时会释放大量的热量,对金属产生电化学腐蚀,加速腐蚀破坏的速度,致使金属表面出现麻点、穿孔甚至断裂。这种在泵内出现的液相介质汽化、凝结、冲击,以致金属材料腐蚀破坏的现象总称水冷式导热油泵的汽蚀。

2汽蚀的危害
   汽蚀会影响水冷式导热油泵的正常运行,引发许多严重后果。

2.1 汽蚀会使水冷式导热油泵的性能下降
   水冷式导热油泵是通过叶轮的旋转将能量传递给介质,转化为介质的压力能,但汽蚀会对叶轮和液体之间的能量传递造成严重干扰。当汽蚀发生时会在介质中产生大量的气泡,堵塞了叶轮流道,并在局部产生漩涡,增大流动损失,使泵的流量、扬程和效率均有所下降,严重时还会导致断流,使水冷式导热油泵无法正常工作。从图1汽蚀严重时水冷式导热油泵的性能曲线上来看,在汽蚀比较严重时,各项性能指标发生陡降。

2.2 汽蚀会损坏过流部件
   在水冷式导热油泵的过流部件中叶轮是受汽蚀影响比较大的零件,当发生汽蚀时,金属材料表面会逐渐产生许多小麻点,继而麻点不断发展扩大呈蜂窝状、沟槽状,严重时就会形成穿孔,甚至造成叶轮的断裂,严重影响泵的使用寿命。

2.3 汽蚀致使泵产生噪音与振动
   当发生汽蚀时,高频的液体相互撞击会产生各种噪音,严重时泵内会发出噼噼啪啪的爆炸声,同时诱发泵机组的振动,而泵机组的振动又会加速气泡的产生与破裂。当液击的频率与泵机组的固有频率相同时,就会发生强烈的汽蚀共振,使振幅迅速增大,此时若要保护水冷式导热油泵不会发生更大的破坏,就必须立即停车检查。

2.4 汽蚀制约了水冷式导热油泵的发展
   随着科技不断进步,现代化工业要求水冷式导热油泵要向大流量和高扬程发展,这就需要提高介质的流速,根据流体力学,液体流速越高,入口压力损失越大,更加容易产生汽蚀。因此,提高泵抗汽蚀性能,研究汽蚀机理,是水冷式导热油泵发展中的重要研究课题。