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    循環水泵葉輪氣蝕機在凝汽器上應用原理分析

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    作者來源:凝汽器      發布時間: 2016-06-04 10:39
    導讀:循環水泵是供水系統中的主要設備*,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。當循環水泵發生故障時,將直接影響機組的真空度,降低機組出力。葉輪氣蝕是循環水泵的主要故障*,長期在汽氣蝕下運行會引起水泵部件壽命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。

    ?連云港靈動機電設備有限公司(www.orderxvaltrex.com)產品相關介紹:循環水泵是供水系統中的主要設備*,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。當循環水泵發生故障時,將直接影響機組的真空度,降低機組出力。葉輪氣蝕是循環水泵的主要故障*,長期在汽氣蝕下運行會引起水泵部件壽命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生偏離,不同程度的氣蝕仍偶有發生,給電力企業造成巨大經濟損失。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臺循環水泵連續發生葉片斷裂事故;河北某電廠#2號機組(350MW)在2003年10月大修期間發現2臺循環水泵葉輪的各葉片均在入口同一部位出現300mm×160mm、深約8mm程度不等的氣蝕區域[1];其他電廠對循環水泵的解體檢修也發現過類似現象,即所有氣蝕情況均是從中間到外側逐漸變淺,氣蝕表面呈現蜂窩狀。因此,循環水泵葉輪氣蝕的診斷與防范日益為人們所重視。

    ????泵運轉過程中,若其過流部分的局部區域,通常是葉輪葉片進口稍后的某處,抽送液體的*壓力下降到等于或低于當時液溫下相應的汽化壓力時,就會因汽化產生汽泡。汽泡中主要是蒸汽,但由于水中溶解有一定量的氣體,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高壓區時,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驗表明,循環水泵葉輪的氣蝕主要集中在葉片及輪蓋輪盤的結合部位,氣蝕痕跡形狀各異,有的呈現斷續分布的坑狀,有的呈密集的蜂窩狀,而且深淺不一。氣蝕嚴重時會引起葉片穿孔,導致葉輪報廢而被迫更換。

    ?? ?水泵葉輪氣蝕會改變泵內水流狀態,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生侵蝕而破壞,并使泵產生噪音和振動,危及水泵正常運行。具體表現在以幾個方面:

    1、產生噪聲和振動

    ?? ?泵發生氣蝕時,汽泡在高壓區連續發生突然破裂,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特性,用以判斷氣蝕的嚴重程度。氣蝕引起的振動主要原因有二。一是汽泡破裂產生的高頻振動;二是當葉片進口處沖角較大時,進口邊后方會形成脫流,產生時生時滅的不穩定汽穴。氣蝕振動頻率若與泵組的自然頻率接近,就會引起共振,使泵的工況惡化,甚至使整個系統受到破壞。

    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,材料表面晶體發生疲勞破壞,嚴重時呈現蜂窩狀的空洞。另外,微細射流造成的沖擊還會形成200℃以上的高溫,使流道金屬出現電解現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、 造成泵的性能下降

    ?? ?氣蝕初生階段,對泵的外特性無明顯影響。待氣蝕發展到一定程度,使流道的有效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、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,低比轉數泵的性能下降比較急劇,高比轉數泵的性能下降則比較緩慢。

    ?? ?在泵系統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),它們是兩個性質不相同的參數。NPSHr由泵本身的特性決定,是表示泵本身抗氣蝕性能的參數,它與裝置情況無關,只與泵進口處的運動參數(v0,w0和wk等)有關;NPSHa由外界的吸入裝置特性決定的,是表示吸入裝置氣蝕性能的參數。

    ??? 大流量引起葉輪進口速度的增加,會引起泵進口至葉輪以及進口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高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隨著流量的變化為一條下降的拋物線,而NPSHa-Q則呈拋物線上升。

    ?? ?泵氣蝕余量NPSHr是由泵自身的結構,如吸水室、葉輪進口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性能越好。至于在某一工況是否發生氣蝕,與裝置氣蝕余量NPSHa大小有關。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。對于給定的泵,流量小于QK時,即使泵的NPSHr很大,但泵進口裝置提供足夠的NPSHa,即NPSHa>NPSHr,泵也不會氣蝕。當NPSHaNPSHr,此時相應于pk=pv,泵開始發生氣蝕。當流量大于QK后,就會發生嚴重氣蝕,因為此時NPSHa<NPSHr,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進口部分的壓頭降。

    ??? 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進口直徑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,泵的抗氣蝕性能大大提高。與比轉數ns類似,可推出相似泵的氣蝕相似準則——氣蝕比轉數,對幾何相似,工況相似的泵,C值等于常數,在一定流量和轉速下,C值越大,泵的抗氣蝕性能越好。根據泵的設計理論,設計氣蝕比轉速C值越大,泵的抗氣蝕性能越好,但同時提高C值往往會使泵的效率下降。

     

     

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