循環(huán)水泵葉輪氣蝕機在凝汽器上應用原理分析
產-相關介紹:循環(huán)水泵是供水系--的主要設備之-,,主要用來向凝汽器供給冷卻水,,將汽輪機排出的乏汽冷卻凝結,,由此來保持凝汽器內的真空度,。當循環(huán)水泵發(fā)生故障時,,將直接影響機組的真空度,降低機組出力,。葉輪氣蝕是循環(huán)水泵的主要故障之-,,長期在汽氣蝕下運行會引起水泵部件-降低及葉輪局部損壞,氣蝕嚴高時會引起泵體強烈振動,,導致水流-斷,,泵不能工作,。盡管循環(huán)水泵在制造、安裝和運行過程-采取了各種方法防止水泵氣蝕的發(fā)生,,但-際運行-,,由于種種原因會使水泵的運行條件與設計工況發(fā)生偏離,不同程度的氣蝕仍偶有發(fā)生,,給電力企業(yè)造成巨大經濟損失,。如:-山橫門電廠#1、#2機組(125MW)2004年10月~12月就因氣蝕的氯根腐蝕的雙-作用下,,4臺循環(huán)水泵連續(xù)發(fā)生葉片斷裂事故,;河北某電廠#2號機組(350MW)在2003年10月大修期間發(fā)現(xiàn)2臺循環(huán)水泵葉輪的各葉片均在入口同-部位出現(xiàn)300mm×160mm、-約8mm程度不等的氣蝕區(qū)域[1],;其他電廠對循環(huán)水泵的解體-修也發(fā)現(xiàn)過類似現(xiàn)象,即所有氣蝕情況均是從-間到外側逐漸變淺,,氣蝕表面呈現(xiàn)蜂窩狀,。因此,循環(huán)水泵葉輪氣蝕的診斷與防范日益為人們所-視,。
泵運轉過程-,,若其過流部分的局部區(qū)域,通-是葉輪葉片-稍后的某處,,抽送液體的-對壓力下降到等于或-當時液溫下相應的汽化壓力時,,就會因汽化產生汽泡。汽泡-主要是蒸汽,,但由于水-溶解有-定量的氣體,,所以汽泡-除了蒸汽以外,,還夾帶有少量的氣體,。這些汽泡隨著水流流到高壓區(qū)時,高壓液體使汽泡急劇縮小以至凝結成水,,汽泡逐漸變形而破裂,。在汽泡破裂時,,細水滴以高速填充汽泡空穴,發(fā)生互相撞擊而形成強烈的水擊,,可達到10~100MPa,,使過流流道的材料受到腐蝕和破壞??梢?,氣蝕過程包括汽泡形成、增長直到崩潰破裂以至造成材料侵蝕的過程,。
氣蝕的形成過程及已有-修經驗表明,,循環(huán)水泵葉輪的氣蝕主要集-在葉片及輪蓋輪盤的結合部位,氣蝕痕跡形狀各異,有的呈現(xiàn)斷續(xù)分布的坑狀,,有的呈-集的蜂窩狀,,而且-淺不-。氣蝕嚴高時會引起葉片穿孔,導致葉輪報廢而被迫-換,。
水泵葉輪氣蝕會改變泵內水流狀態(tài),,造成流動阻力增加,導致泵的流量,、揚程和-率降低,。同時造成泵的流道材料發(fā)生侵蝕而破壞,并使泵產生噪-和振動,,危及水泵正-運行,。具體表現(xiàn)在以幾個方面:
1、產生噪聲和振動
泵發(fā)生氣蝕時,,汽泡在高壓區(qū)連續(xù)發(fā)生-然破裂,,微細射流的高速沖擊將形成噪聲,汽泡崩潰時的沖擊作用將使泵組產生振動,。
氣蝕噪聲與氣蝕發(fā)展的程度有關,,噪聲大時氣蝕對材料的破壞作用也大,可以利用噪聲的這種--,,用以判斷氣蝕的嚴-程度,。氣蝕引起的振動主要原因有二。-是汽泡破裂產生的高頻振動,;二是當葉片-處沖角較大時,,-邊后方會形成脫流,產生時生時滅的不穩(wěn)定汽穴,。氣蝕振動頻率若與泵組的自然頻率接近,,就會引起共振,使泵的工況-化,,甚至使整個系-受到破壞,。
2、對流道的材料造成破壞
當汽泡周圍的液體壓力上升時,,汽泡受到壓縮,,使汽泡內的壓強升高。汽泡破碎時,,形成微細射流(速度可達130m/s,,壓強可達200MPa)。流道金屬表面在高頻高壓的微細射流作用下,,材料表面晶體發(fā)生疲勞破壞,,嚴高時呈現(xiàn)蜂窩狀的空洞,。另外,微細射流造成的沖擊還會形成200℃以上的高溫,,使流道金屬出現(xiàn)電解現(xiàn)象而產生強烈的化學腐蝕,。泵內流道材料受破壞的位置除葉輪外,還有泵殼和導葉等處易于形成高速流的地方,。
3,、 造成泵的-能下降
氣蝕初生階-,對泵的外明-影響,。待氣蝕發(fā)展到-定程度,,使流道的有-形狀因汽穴空間較大而形成“堵塞”時,由于葉輪和液體的能量交換受到干擾和破壞,,泵的流量,、揚程、-率,、軸功率曲-開始下降,,嚴高時會使液流-斷,泵不能工作,。通-,低比轉數(shù)泵的-能下降比較急劇,,高比轉數(shù)泵的-能下降則比較緩慢,。
在泵系-k-通-用氣蝕余量(NPSH)表示泵氣蝕-能的-壞,氣蝕余量又分為裝置氣蝕余量(NPSHa)和泵氣蝕余量(NPSHr),,它們是兩個-質不相同的參數(shù),。NPSHr由泵本身的--決定,是表示泵本身抗氣蝕-能的參數(shù),,它與裝置情況-關,,只與泵-處的運動參數(shù)(v0,w0和wk等)有關,;NPSHa由外界的吸入裝置--決定的,,是表示吸入裝置氣蝕-能的參數(shù)。
大流量引起葉輪-速度的增加,,會引起泵-至葉輪以及-管路-的壓力降增加,。在液溫、吸入液面上的壓強和幾何安裝高度都保持不變的情況下,,由于吸入管路-的流道損失與流量的平方成正比,,所以NPSHr隨著流量的變化為-條下降的拋物-,而NPSHa-Q則呈拋物-上升,。
泵氣蝕余量NPSHr是由泵自身的結-,,如吸水室,、葉輪-部分等的幾何形狀決定的,它的值越小,,表示泵本身的抗氣蝕-能越-,。至于在某-工況是否發(fā)生氣蝕,與裝置氣蝕余量NPSHa大小有關,。NPSHa-Q曲-和NPSHr-Q相交時所相應的流量為QK稱為臨界流量,,它標志著氣蝕的界限。對于給定的泵,,流量小于QK時,,即使泵的NPSHr很大,但泵-裝置提供足夠的NPSHa,,即NPSHaNPSHr,,泵也不會氣蝕。當NPSHa=NPSHr,,此時相應于pk=pv,,泵開始發(fā)生氣蝕。當流量大于QK后,,就會發(fā)生嚴-氣蝕,,因為此時NPSHaNPSHr,即,,泵氣蝕余量所能提供的-過汽化壓頭的富余能量不足以補償或克服該泵-部分的壓頭降,。
對幾何相似的兩臺泵,在相似工況下,,兩臺泵的泵氣蝕余量之比等于葉輪-直徑D1的平方比和轉速n的平方比的乘積,。對泵氣蝕余量隨轉速的平方成正比增長。即,,轉速下降,,泵氣蝕余量會成平方下降,泵的抗氣蝕-能大大提高,。與比轉數(shù)ns類似,,可-出相似泵的氣蝕相似準則——氣蝕比轉數(shù),對幾何相似,,工況相似的泵,,C值等于-數(shù),在-定流量和轉速下,,C值越大,,泵的抗氣蝕-能越-。根據(jù)泵的設計理論,,設計氣蝕比轉速C值越大,,泵的抗氣蝕-能越-,,但同時提高C值往往會使泵的-率下降。
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