循環(huán)水泵葉輪氣蝕機(jī)在凝汽器上應(yīng)用原理分析

產(chǎn)-相關(guān)介紹：循環(huán)水泵是供水系--的主要設(shè)備之-，主要用來向凝汽器供給冷卻水，將汽輪機(jī)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(dāng)循環(huán)水泵發(fā)生故障時，將直接影響機(jī)組的真空度，降低機(jī)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(yùn)行會引起水泵部件-降低及葉輪局部損壞，氣蝕嚴(yán)-時會引起泵體強(qiáng)烈振動，導(dǎo)致水流-斷，泵不能工作。盡管循環(huán)水泵在制造、安裝和運(yùn)行過程-采取了各種方法防止水泵氣蝕的發(fā)生，但-際運(yùn)行-，由于種種原因會使水泵的運(yùn)行條件與設(shè)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(jīng)濟(jì)損失。如：-山橫門電廠#1、#2機(jī)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(jī)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(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-視。

    泵運(yùn)轉(zhuǎn)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(dāng)時液溫下相應(yīng)的汽化壓力時，就會因汽化產(chǎn)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(jié)成水，汽泡逐漸變形而破裂。在汽泡破裂時，細(xì)水滴以高速填充汽泡空穴，發(fā)生互相撞擊而形成強(qiáng)烈的水擊，可達(dá)到10~100MPa，使過流流道的材料受到腐蝕和破壞?？梢姡瑲馕g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(jīng)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(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-集的蜂窩狀，而且-淺不-。氣蝕嚴(yán)-時會引起葉片穿孔,導(dǎo)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(dǎo)致泵的流量、揚(yáng)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(chǎn)生噪-和振動，危及水泵正-運(yùn)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，汽泡在高壓區(qū)連續(xù)發(fā)生-然破裂，微細(xì)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(chǎn)生振動。

    氣蝕噪聲與氣蝕發(fā)展的程度有關(guān)，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(yán)-程度。氣蝕引起的振動主要原因有二。-是汽泡破裂產(chǎn)生的高頻振動；二是當(dāng)葉片-處沖角較大時，-邊后方會形成脫流，產(chǎn)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(dāng)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(qiáng)升高。汽泡破碎時，形成微細(xì)射流(速度可達(dá)130m/s，壓強(qiáng)可達(dá)200MPa)。流道金屬表面在高頻高壓的微細(xì)射流作用下，材料表面晶體發(fā)生疲勞破壞，嚴(yán)-時呈現(xiàn)蜂窩狀的空洞。另外，微細(xì)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(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)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(dǎo)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(yáng)程、-率、軸功率曲-開始下降，嚴(yán)-時會使液流-斷，泵不能工作。通-，低比轉(zhuǎn)數(shù)泵的-能下降比較急劇，高比轉(zhuǎn)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(zhì)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(guān)，只與泵-處的運(yùn)動參數(shù)(v0，w0和wk等)有關(guān)；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(qiáng)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(jié)-，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(guān)。NPSHa-Q曲-和NPSHr-Q相交時所相應(yīng)的流量為QK稱為臨界流量，它標(biāo)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NPSHa>NPSHr，泵也不會氣蝕。當(dāng)NPSHa＝NPSHr，此時相應(yīng)于pk＝pv，泵開始發(fā)生氣蝕。當(dāng)流量大于QK后，就會發(fā)生嚴(yán)-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(bǔ)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-能大大提高。與比轉(zhuǎn)數(shù)ns類似，可-出相似泵的氣蝕相似準(zhǔn)則——氣蝕比轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速下，C值越大，泵的抗氣蝕-能越-。根據(jù)泵的設(shè)計理論，設(shè)計氣蝕比轉(zhuǎn)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。