水冷式導熱油泵的汽蝕現象及其防范措施

時間：2019-07-13 08:40作者：北弘泵業　點擊：次

水冷式導熱油泵被廣泛應用于石化、冶金、水利、電力及核電等工業領域，在各種生產裝置中對液體介質進行動力輸送，其性能可靠性對于裝置的正常運行有著非常重要的作用。汽蝕是水冷式導熱油泵運行中的一個重要現象，是影響水冷式導熱油泵運行可靠性和使用壽命常見的問題，同時也是影響其向大流量、高轉速方向發展的一個巨大的障礙，因此汽蝕成為目前泵類研究中的一個重要課題。


汽蝕的產生原理
   汽蝕是一種液體動力學現象，發生的根本原因在于液體在流動過程中出現了局部壓力降，形成了低壓區。根據物理學知識可以知道，對于某種液相介質，在一定溫度下對應著一定的飽和蒸汽壓Pv，當介質的壓力小于Pv時就會發生汽化。水冷式導熱油泵運轉時，介質進入泵吸入口后，在葉輪沒有對介質做功前，壓力是逐漸降低的，當壓力降低到該處相應溫度下的飽和蒸汽壓時，介質就會沸騰汽化，使原來流動的介質出現大量的氣泡，氣泡中包含著輸送介質的蒸汽以及原來溶解在介質中而逸出的空氣。當氣泡隨同液流從低壓區流向高壓區時，由于轉動的葉輪對介質做功，介質壓力迅速上升，當壓力大于該處相應溫度下的飽和蒸汽壓Pv時，氣泡又會重新凝結成為液相，瞬間形成大量的空穴，而周圍的液相介質以高速沖向空穴相互撞擊，使得空穴處的局部壓力陡增。這種液擊是一種高強度、高頻率的沖擊，其壓力可達數百個大氣壓以上，水擊頻率高達25000次/秒，材料壁面上因受到如此高頻率、高壓力的重復載荷作用而逐漸產生疲勞破壞。在某些工況下，泵送介質中可能溶解有活性氣體（如氧氣等），借助于介質由氣相凝結成液相時會釋放大量的熱量，對金屬產生電化學腐蝕，加速腐蝕破壞的速度，致使金屬表面出現麻點、穿孔甚至斷裂。這種在泵內出現的液相介質汽化、凝結、沖擊，以致金屬材料腐蝕破壞的現象總稱水冷式導熱油泵的汽蝕。

2汽蝕的危害
   汽蝕會影響水冷式導熱油泵的正常運行，引發許多嚴重后果。

2.1　汽蝕會使水冷式導熱油泵的性能下降
   水冷式導熱油泵是通過葉輪的旋轉將能量傳遞給介質，轉化為介質的壓力能，但汽蝕會對葉輪和液體之間的能量傳遞造成嚴重干擾。當汽蝕發生時會在介質中產生大量的氣泡，堵塞了葉輪流道，并在局部產生漩渦，增大流動損失，使泵的流量、揚程和效率均有所下降，嚴重時還會導致斷流，使水冷式導熱油泵無法正常工作。從圖1汽蝕嚴重時水冷式導熱油泵的性能曲線上來看，在汽蝕比較嚴重時，各項性能指標發生陡降。

2.2　汽蝕會損壞過流部件
   在水冷式導熱油泵的過流部件中葉輪是受汽蝕影響比較大的零件，當發生汽蝕時，金屬材料表面會逐漸產生許多小麻點，繼而麻點不斷發展擴大呈蜂窩狀、溝槽狀，嚴重時就會形成穿孔，甚至造成葉輪的斷裂，嚴重影響泵的使用壽命。

2.3　汽蝕致使泵產生噪音與振動
   當發生汽蝕時，高頻的液體相互撞擊會產生各種噪音，嚴重時泵內會發出噼噼啪啪的爆炸聲，同時誘發泵機組的振動，而泵機組的振動又會加速氣泡的產生與破裂。當液擊的頻率與泵機組的固有頻率相同時，就會發生強烈的汽蝕共振，使振幅迅速增大，此時若要保護水冷式導熱油泵不會發生更大的破壞，就必須立即停車檢查。

2.4　汽蝕制約了水冷式導熱油泵的發展
   隨著科技不斷進步，現代化工業要求水冷式導熱油泵要向大流量和高揚程發展，這就需要提高介質的流速，根據流體力學，液體流速越高，入口壓力損失越大，更加容易產生汽蝕。因此，提高泵抗汽蝕性能，研究汽蝕機理，是水冷式導熱油泵發展中的重要研究課題。    

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