循環(huán)水泵葉輪氣蝕機在凝汽器上應用原理分析
產(chǎn)品相關(guān)介紹:循環(huán)水泵是供水系統(tǒng)中的主要設備之-,,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(jié),由此來保持凝汽器內(nèi)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,氣蝕嚴重時會引起泵體強烈振動,,導致水流中斷,泵不能工作,。盡管循環(huán)水泵在制造,、安裝和運行過程中采取了各種方法防止水泵氣蝕的發(fā)生,但實際運行中,,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-經(jīng)濟損失,。如:中山橫門電廠#1,、#2機組(125MW)2004年10月~12月就因氣蝕的氯根腐蝕的雙重作用下,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-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,、深約8mm程度不等的氣蝕區(qū)域[1];其他電廠對循環(huán)水泵的解體檢修也發(fā)現(xiàn)過類似現(xiàn)象,,即所有氣蝕情況均是從中間到外側(cè)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重視,。
泵運轉(zhuǎn)過程中,,若其過流部分的局部區(qū)域,通常是葉輪葉片-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(chǎn)生汽泡。汽泡中主要是蒸汽,,但由于水中溶解有--量的氣體,,所以汽泡中除了蒸汽以外,還夾帶有少量的氣體,。這些汽泡隨著水流流到-壓區(qū)時,,-壓液體使汽泡急劇縮小以至凝結(jié)成水,汽泡逐漸變形而破裂,。在汽泡破裂時,,細水滴以-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檢修經(jīng)驗表明,,循環(huán)水泵葉輪的氣蝕主要集中在葉片及輪蓋輪盤的結(jié)合部位,氣蝕痕跡形狀各異,,有的呈現(xiàn)斷續(xù)分布的坑狀,,有的呈密集的蜂窩狀,而且深淺不-,。氣蝕嚴重時會引起葉片穿孔,導致葉輪報廢而被迫-換,。
水泵葉輪氣蝕會改變泵內(nèi)水流狀態(tài),造成流動阻力增加,,導致泵的流量,、揚程和效率降低。同時造成泵的流道材料發(fā)生侵蝕而破壞,,并使泵產(chǎn)生噪音和振動,,危及水泵正常運行。具體表現(xiàn)在以幾個方面:
1,、產(chǎn)生噪聲和振動
泵發(fā)生氣蝕時,,汽泡在-壓區(qū)連續(xù)發(fā)生-然破裂,微細射流的-速沖擊將形成噪聲,汽泡崩潰時的沖擊作用將使泵組產(chǎn)生振動,。
氣蝕噪聲與氣蝕發(fā)展的程度有關(guān),,噪聲高時氣蝕對材料的破壞作用也-,可以利用噪聲的這種-,,用以判斷氣蝕的嚴重程度,。氣蝕引起的振動主要原因有二。-是汽泡破裂產(chǎn)生的-頻振動,;二是當葉片-處沖角較高時,,-邊后方會形成脫流,產(chǎn)生時生時滅的不穩(wěn)-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,使泵的工況惡化,,甚至使整個系統(tǒng)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(nèi)的壓強升-。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-頻-壓的微細射流作用下,,材料表面晶體發(fā)生疲勞破壞,,嚴重時呈現(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-溫,,使流道金屬出現(xiàn)電解現(xiàn)象而產(chǎn)生強烈的化學腐蝕。泵內(nèi)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-速流的地方。
3,、 造成泵的性能下降
氣蝕初生階段,,對泵的外-無明顯影響。待氣蝕發(fā)展到--程度,,使流道的有效形狀因汽穴空間較-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,、效率、軸功率曲線開始下降,嚴重時會使液流中斷,,泵不能工作,。通常,低比轉(zhuǎn)數(shù)泵的性能下降比較急劇,,-比轉(zhuǎn)數(shù)泵的性能下降則比較緩慢,。
在泵系統(tǒng)k中通常用氣蝕余量(NPSH)表示泵氣蝕性能的好壞,氣蝕余量又分為裝置氣蝕余量(NPSHa)和泵氣蝕余量(NPSHr),,它們是兩個性質(zhì)不相同的參數(shù),。NPSHr由泵本身的-決-,是表示泵本身抗氣蝕性能的參數(shù),,它與裝置情況無關(guān),,只與泵-處的運動參數(shù)(v0,w0和wk等)有關(guān),;NPSHa由外界的吸入裝置-決-的,,是表示吸入裝置氣蝕性能的參數(shù)。
-流量引起葉輪-速度的增加,,會引起泵-至葉輪以及-管路中的壓力降增加,。在液溫、吸入液面上的壓強和幾何安裝-度都保持不變的情況下,,由于吸入管路中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-條下降的拋物線,而NPSHa-Q則呈拋物線上升,。
泵氣蝕余量NPSHr是由泵自身的結(jié)構(gòu),,如吸水室、葉輪-部分等的幾何形狀決-的,,它的值越小,,表示泵本身的抗氣蝕性能越好。至于在某-工況是否發(fā)生氣蝕,,與裝置氣蝕余量NPSHa-小有關(guān),。NPSHa-Q曲線和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-的泵,,流量小于QK時,即使泵的NPSHr很-,,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-于QK后,,就會發(fā)生嚴重氣蝕,,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(zhuǎn)速n的平方比的乘積,。對泵氣蝕余量隨轉(zhuǎn)速的平方成正比增長。即,,轉(zhuǎn)速下降,,泵氣蝕余量會成平方下降,泵的抗氣蝕性能--提-,。與比轉(zhuǎn)數(shù)ns類似,,可推出相似泵的氣蝕相似準則——氣蝕比轉(zhuǎn)數(shù),對幾何相似,,工況相似的泵,,C值等于常數(shù),在--流量和轉(zhuǎn)速下,,C值越-,,泵的抗氣蝕性能越好。根據(jù)泵的設計理論,,設計氣蝕比轉(zhuǎn)速C值越-,,泵的抗氣蝕性能越好,但同時提-C值往往會使泵的效率下降,。
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