離心泵基礎(chǔ):您應(yīng)該知道的一些基本事實(下)
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(fā)生在葉輪入口的正前方,因為這通常是系統(tǒng)中的最低壓力區(qū)。當(dāng)氣泡進(jìn)入較高壓力區(qū)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(dǎo)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(dāng)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(chǎn)生小的微射流。這種坍縮發(fā)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(chǎn)生熱量。這種現(xiàn)象可以在高達(dá)每秒300次的頻率和接近聲速的速度下發(fā)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(yè)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(fā)生在葉輪的不同位置
“典型 ”的汽蝕損傷將發(fā)生在葉輪葉片背面(低壓側(cè)或凹側(cè))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(xiàn),但這些情況通常是由于泵在遠(yuǎn)離其設(shè)計點或BEP運行而導(dǎo)致的內(nèi)部回流問題。
16. 在較低范圍內(nèi)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(yīng)該訓(xùn)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?xì)浠衔铮N類)在損害方面的影響很小。存在碳?xì)浠衔镄U蜃樱⑶一诮?jīng)驗數(shù)據(jù)。校正系數(shù)的規(guī)則在Cameron Hydraulic Databook中有所介紹。
17. NPSHR即為NPSH3
當(dāng)制造商聲明其離心泵在某一給定點需要一定量的NPSHA時,應(yīng)意識到泵在該點已經(jīng)出現(xiàn)汽蝕,且揚(yáng)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(dāng)液位低于臨界浸沒深度時,不要運行泵。渦流現(xiàn)象是液體速度的直接函數(shù)。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(jìn)口喇叭)來防止渦流。在查看吸入側(cè)設(shè)計時,有許多關(guān)于浸沒深度的參考圖表。最好的是Hydraulic Institute相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。保守的經(jīng)驗法則是:每英尺液體流速應(yīng)具有一英尺的浸沒深度。
離心泵的溶氣運行是十分復(fù)雜的氣液兩相流流動,國內(nèi)外同行對此進(jìn)行了大量的研究。經(jīng)驗證明:在對離心泵葉輪進(jìn)行特殊設(shè)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(shè)回流孔)的情況下,含氣量達(dá)到10%(體積含量)時,離心泵仍能持久穩(wěn)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(chǎn)生的沖擊力,并可以減少由此產(chǎn)生的不良噪音、振動和侵蝕損壞。但是,當(dāng)氣體含量達(dá)到6%時,普通離心泵就可能會產(chǎn)生汽蝕、氣阻等現(xiàn)象,并導(dǎo)致性能(流量、揚(yáng)程及效率)的急劇下降。幾乎所有的泵設(shè)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(shè)備來測量溫度。
20. 粘度是離心泵的氪石
大多數(shù)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(qū)動設(shè)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(wù)必與制造商聯(lián)系,以了解性能修正系數(shù)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(zhuǎn)速泵的運行點離曲線BEP越遠(yuǎn),需要的功率就更多,這是相當(dāng)直觀的推理。對于高比轉(zhuǎn)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(qū)動器過載。
22. 有一種簡單的方法來認(rèn)識比轉(zhuǎn)速
比轉(zhuǎn)速(Ns)是設(shè)計者用來查看假設(shè)葉輪性能和幾何結(jié)構(gòu)的工具。不想陷入其中的數(shù)學(xué)問題?低比轉(zhuǎn)速葉輪將使液流平行于軸中心線進(jìn)入,并與軸中心線成90度角離開葉輪;中比轉(zhuǎn)速的葉輪將使液流與軸平行進(jìn)入,并與軸中心線成約45度角離開葉輪;而高比轉(zhuǎn)速葉輪的工作原理是,液流平行于軸中心線進(jìn)入,并平行于軸中心線離開。



