离心泵基础:您应该知道的一些基本事实(下)

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发布日期:2023-03-15 14:04
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上接:离心泵基础:您应该知道的一些基本事实(上)。

13. 了解汽蚀

汽蚀是由于低于液体的蒸气压力而在液体流中形成蒸汽气泡。气泡的形成通常发生在叶轮入口的正前方,因为这通常是系统中的最低压力区。当气泡进入较高压力区域时,气泡随后在下游坍塌(这是最常的一种汽蚀方式,即汽化汽蚀 - 泵沙龙注)。气泡破裂是导致泵叶轮损坏的原因。

14. 汽蚀会造成损坏

如果气泡在液体流中间坍塌,则几乎不会造成任何损坏。但是当气泡在金属表面处或附近坍塌时,它们会不对称地坍缩,并产生小的微射流。这种坍缩发生在纳米尺度(1.0 x 10-9或十亿分之一)上。所涉及的局部压力可能高于每平方英寸表压10,000 磅(psig,689 bar)或更高,此外还会产生热量。这种现象可以在高达每秒300次的频率和接近声速的速度下发生。请注意,空气中的声速约为768 英里/小时(1,236 千米/小时),并且随湿度的高低而有所变化。水中的声速约为3,350英里/小时(5,391千米/小时),约是空气中的4.4倍。因为我的职业生涯是从潜艇世界开始的,所以我不得不指出,在盐水中声速甚至更快。

15. 汽蚀损坏可能发生在叶轮的不同位置

“典型 ”的汽蚀损伤将发生在叶轮叶片背面(低压侧或凹侧)入口下游大约三分之一的距离处。“典型”,因为它是由于NPSHA不足造成的。汽蚀损坏可能会在叶轮上的其它位置出现,但这些情况通常是由于泵在远离其设计点或BEP运行而导致的内部回流问题。

16. 在较低范围内可以听到汽蚀噪音

如果你听到汽蚀噪音(听起来像泵送砾石),则可能是汽蚀。只是因为你没有听到噪音就没有任何意义,因为大部分噪音范围超出了人类的听觉范围。也许我们应该训练狗来帮助我们检测汽蚀?冷水通常是最容易造成汽蚀损伤的流体。

碳氢化合物(烃类)在损害方面的影响很小。存在碳氢化合物校正因子,并且基于经验数据。校正系数的规则在Cameron Hydraulic Databook中有所介绍。

17. NPSHR即为NPSH3

当制造商声明其离心泵在某一给定点需要一定量的NPSHA时,应意识到泵在该点已经出现汽蚀,且扬程下降3%,因为这就是NPSHR(即NPSH3)的测量方法。

18. 临界浸没深度是防止涡流的必要条件

从液体表面到泵入口的垂直距离为浸没高度。防止因涡流而吸入空气所需的距离为临界浸没深度。

为防止吸入空气,当液位低于临界浸没深度时,不要运行泵。涡流现象是液体速度的直接函数。你可以通过使用挡板和/或更大的管道直径(如钟形法兰入口 - 进口喇叭)来防止涡流。在查看吸入侧设计时,有许多关于浸没深度的参考图表。最好的是Hydraulic Institute相关标准。保守的经验法则是:每英尺液体流速应具有一英尺的浸没深度。

离心泵的溶气运行是十分复杂的气液两相流流动,国内外同行对此进行了大量的研究。经验证明:在对离心泵叶轮进行特殊设计(例如叶轮后盖板为半开式,并在后盖板叶轮流道上接近叶轮入口处开设回流孔)的情况下,含气量达到10%(体积含量)时,离心泵仍能持久稳定工作;而对于普通离心泵,可以处理夹带少量气体(1%至2%体积含量)的液体。液体中夹带少量气体可以缓冲汽蚀汽泡坍塌所产生的冲击力,并可以减少由此产生的不良噪音、振动和侵蚀损坏。但是,当气体含量达到6%时,普通离心泵就可能会产生汽蚀、气阻等现象,并导致性能(流量、扬程及效率)的急剧下降。几乎所有的泵设计都将在大约14%的夹带气体下停止运行,例外情况包括隔膜泵、自吸泵和一些涡流泵或嵌入式叶轮泵 - 泵沙龙注

19. 我的泵轴承感觉很热

这是一个常见的评论,但它是主观的,而不是客观的。一般人很难将手放在温度超过120 °F(49 °C)的轴承箱上。

轴承在160 °F(70 °C)至180 °F(82 °C)的温度下运行是非常正常的,可以使用温度计、铂热电阻或红外设备来测量温度。

20. 粘度是离心泵的氪石

大多数离心泵在粘度范围为400厘泊到700厘泊时效率太低或超过其驱动设备功率的限制,具体取决于泵的大小。在泵送粘性流体时,请务必与制造商联系,以了解性能修正系数和功率限制,以及轴承架、轴承和泵轴的修正。

21. 不同叶轮几何形状下,功率要求随泵曲线而变化

中低比转速泵的运行点离曲线BEP越远,需要的功率就更多,这是相当直观的推理。对于高比转速泵(轴流泵),所需的最大功率将在较低的流量下。这也是为什么通常在泵出口阀打开的情况下启动这些类型的泵,以避免驱动器过载。

22. 有一种简单的方法来认识比转速

比转速(Ns)是设计者用来查看假设叶轮性能和几何结构的工具。不想陷入其中的数学问题?低比转速叶轮将使液流平行于轴中心线进入,并与轴中心线成90度角离开叶轮;中比转速的叶轮将使液流与轴平行进入,并与轴中心线成约45度角离开叶轮;而高比转速叶轮的工作原理是,液流平行于轴中心线进入,并平行于轴中心线离开。

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