離心泵基礎:您應該知道的一些基本事實(下)

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發布日期:2023-03-15 14:04
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上接:離心泵基礎:您應該知道的一些基本事實(上)。

13. 了解汽蝕

汽蝕是由于低于液體的蒸氣壓力而在液體流中形成蒸汽氣泡。氣泡的形成通常發生在葉輪入口的正前方,因為這通常是系統中的最低壓力區。當氣泡進入較高壓力區域時,氣泡隨后在下游坍塌(這是最常的一種汽蝕方式,即汽化汽蝕 - 泵沙龍注)。氣泡破裂是導致泵葉輪損壞的原因。

14. 汽蝕會造成損壞

如果氣泡在液體流中間坍塌,則幾乎不會造成任何損壞。但是當氣泡在金屬表面處或附近坍塌時,它們會不對稱地坍縮,并產生小的微射流。這種坍縮發生在納米尺度(1.0 x 10-9或十億分之一)上。所涉及的局部壓力可能高于每平方英寸表壓10,000 磅(psig,689 bar)或更高,此外還會產生熱量。這種現象可以在高達每秒300次的頻率和接近聲速的速度下發生。請注意,空氣中的聲速約為768 英里/小時(1,236 千米/小時),并且隨濕度的高低而有所變化。水中的聲速約為3,350英里/小時(5,391千米/小時),約是空氣中的4.4倍。因為我的職業生涯是從潛艇世界開始的,所以我不得不指出,在鹽水中聲速甚至更快。

15. 汽蝕損壞可能發生在葉輪的不同位置

“典型 ”的汽蝕損傷將發生在葉輪葉片背面(低壓側或凹側)入口下游大約三分之一的距離處。“典型”,因為它是由于NPSHA不足造成的。汽蝕損壞可能會在葉輪上的其它位置出現,但這些情況通常是由于泵在遠離其設計點或BEP運行而導致的內部回流問題。

16. 在較低范圍內可以聽到汽蝕噪音

如果你聽到汽蝕噪音(聽起來像泵送礫石),則可能是汽蝕。只是因為你沒有聽到噪音就沒有任何意義,因為大部分噪音范圍超出了人類的聽覺范圍。也許我們應該訓練狗來幫助我們檢測汽蝕?冷水通常是最容易造成汽蝕損傷的流體。

碳氫化合物(烴類)在損害方面的影響很小。存在碳氫化合物校正因子,并且基于經驗數據。校正系數的規則在Cameron Hydraulic Databook中有所介紹。

17. NPSHR即為NPSH3

當制造商聲明其離心泵在某一給定點需要一定量的NPSHA時,應意識到泵在該點已經出現汽蝕,且揚程下降3%,因為這就是NPSHR(即NPSH3)的測量方法。

18. 臨界浸沒深度是防止渦流的必要條件

從液體表面到泵入口的垂直距離為浸沒高度。防止因渦流而吸入空氣所需的距離為臨界浸沒深度。

為防止吸入空氣,當液位低于臨界浸沒深度時,不要運行泵。渦流現象是液體速度的直接函數。你可以通過使用擋板和/或更大的管道直徑(如鐘形法蘭入口 - 進口喇叭)來防止渦流。在查看吸入側設計時,有許多關于浸沒深度的參考圖表。最好的是Hydraulic Institute相關標準。保守的經驗法則是:每英尺液體流速應具有一英尺的浸沒深度。

離心泵的溶氣運行是十分復雜的氣液兩相流流動,國內外同行對此進行了大量的研究。經驗證明:在對離心泵葉輪進行特殊設計(例如葉輪后蓋板為半開式,并在后蓋板葉輪流道上接近葉輪入口處開設回流孔)的情況下,含氣量達到10%(體積含量)時,離心泵仍能持久穩定工作;而對于普通離心泵,可以處理夾帶少量氣體(1%至2%體積含量)的液體。液體中夾帶少量氣體可以緩沖汽蝕汽泡坍塌所產生的沖擊力,并可以減少由此產生的不良噪音、振動和侵蝕損壞。但是,當氣體含量達到6%時,普通離心泵就可能會產生汽蝕、氣阻等現象,并導致性能(流量、揚程及效率)的急劇下降。幾乎所有的泵設計都將在大約14%的夾帶氣體下停止運行,例外情況包括隔膜泵、自吸泵和一些渦流泵或嵌入式葉輪泵 - 泵沙龍注

19. 我的泵軸承感覺很熱

這是一個常見的評論,但它是主觀的,而不是客觀的。一般人很難將手放在溫度超過120 °F(49 °C)的軸承箱上。

軸承在160 °F(70 °C)至180 °F(82 °C)的溫度下運行是非常正常的,可以使用溫度計、鉑熱電阻或紅外設備來測量溫度。

20. 粘度是離心泵的氪石

大多數離心泵在粘度范圍為400厘泊到700厘泊時效率太低或超過其驅動設備功率的限制,具體取決于泵的大小。在泵送粘性流體時,請務必與制造商聯系,以了解性能修正系數和功率限制,以及軸承架、軸承和泵軸的修正。

21. 不同葉輪幾何形狀下,功率要求隨泵曲線而變化

中低比轉速泵的運行點離曲線BEP越遠,需要的功率就更多,這是相當直觀的推理。對于高比轉速泵(軸流泵),所需的最大功率將在較低的流量下。這也是為什么通常在泵出口閥打開的情況下啟動這些類型的泵,以避免驅動器過載。

22. 有一種簡單的方法來認識比轉速

比轉速(Ns)是設計者用來查看假設葉輪性能和幾何結構的工具。不想陷入其中的數學問題?低比轉速葉輪將使液流平行于軸中心線進入,并與軸中心線成90度角離開葉輪;中比轉速的葉輪將使液流與軸平行進入,并與軸中心線成約45度角離開葉輪;而高比轉速葉輪的工作原理是,液流平行于軸中心線進入,并平行于軸中心線離開。

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