離心泵的汽蝕產生與葉輪切割
作者：離心泵 來源：葉輪 發布時間：2023-07-29
離心泵是容易產生汽蝕的，跟很多因素有關，泵葉輪切割是達到什么目的，起到什么作用呢？
一、離心泵葉輪的切割
1、切割的目的:
一臺離心泵,在一定的轉速下僅有一條性能曲線,為擴大泵的工作范圍,常采用切割葉輪外徑的方法，使其工作范圍由一條線變成一個面。當切割量較少時，可以認為切割前后葉片的出口安置角和通流面積基本不變，泵效率近似相等。
2、切割定律的表達式:
Q'/Q=D2'/D2
H'/H=(D2'/D2)2
N'/N=(D2'/D2)3
式中,Q、H、N表示泵的額定流量、揚程和軸功率
角標'表示葉輪切割后的對應參數
D2表示葉輪的外直徑
二、離心泵的汽蝕與吸入特性
1.汽蝕現象
根據離心泵的工作原理可知,液流是在吸入罐壓力Pa和葉輪入口低壓力Pk間形成的壓差(Pa-Pk)作用下流入葉輪的,則葉輪入口處壓力Pk越低,吸入能力就越大。但若Pk降低到某極限值(目前多以液體在輸送溫度下的飽和蒸汽壓力Pt為液體汽化壓力的臨界值)時,就會出現汽蝕現象。
2.汽蝕會引起的嚴重后果:
(1)產生振動和噪音。
(2)對泵的工作性能有影響:當汽蝕發展到一定程度時,汽泡大量產生,會堵塞流道,使泵的流量、揚程、效率等均明顯下降。
(3)對流道的材質會有破壞:主要是在葉片入口附近金屬的疲勞剝蝕。
3.離心泵的吸入特性:
1）·泵發生汽蝕的基本條件是:葉片入口處的低液流壓力Pk≤該溫度下液體的飽和蒸汽壓Pt。
2）·有效汽蝕余量:液體流自吸液罐,經吸入管路到達泵吸入口后,所富余的高出汽化壓力的那部分能頭。用Δha表示。
3）·泵的必須汽蝕余量:液流從泵入口到葉輪內低壓力點K處的全部能量損失,用Δhr表示。
4）·Δhr與Δha的區別和聯系:
Δha>Δhr 泵不汽蝕
Δha=Δhr 泵開始汽蝕
Δha<Δhr 泵嚴重汽蝕
5·對于一臺泵,為了保證其安全運行而不發生汽蝕,對于泵的必須汽蝕余量還應加一個安全裕量,一般取0.5米液柱。于是,泵的允許汽蝕余量為:[Δhr]=Δhr＋0.5。
6·泵的允許幾何安裝高度表達式為:[Hg1]=(Pa-Pt)/r-hA～S-[Δhr]。
Pa──吸入罐壓力
Pt──液體在輸送溫度下的飽和蒸汽壓力
r──液體重度
hA～S──吸入管內流動損失
[Δhr]──允許氣蝕余量
7·提高離心泵抗汽蝕性能的方法有:
A.改進機泵結構,降低Δhr,屬機泵設計問題。
B.提高裝置內的有效汽蝕余量.主要常用的方法是采用灌注頭吸入裝置.
此外，盡量減少吸入管路阻力損失，降低液體的飽和蒸汽壓，即在設計吸入管路時盡可能選用管徑大些，長度短些，彎頭和閥門少些，輸送液體的溫度盡可能低些等措施，都可提高裝置的有效氣蝕余量。
8.軸向力的平衡裝置
①軸向力的產生原因
a．葉輪前后兩側因流體壓力分布情況不同(輪蓋側壓力低,輪盤壓力高)引起的軸向力A1,其方向為自葉輪背側指向葉輪入口。
b.流體流入和流出葉輪的方向和速度不同而產生的動反力A2,其方向與A1相反,所以總軸向力A=A1-A2,方向一般與A1相同(一般A2較小)。
②軸向力的平衡
a.采用雙吸式葉輪:葉輪兩側對稱,流體從兩端吸入,軸向力自動抵消而達到平衡。
b.開平衡孔或裝平衡管:A:在葉輪輪盤上相對于吸入口處開幾個平衡孔。B:為避免開平衡孔后,因主流受擾動而增加水力損失,可設平衡管代替平衡孔,即采用一小管引入口壓力至輪盤背側。
c:采用平衡葉片:在葉輪盤背面鑄幾條徑向筋片,筋片帶動葉輪背面間隙內的流體加速旋轉,增大離心力,從而使葉輪背面壓力顯著降低。
d:利用止推軸承承受軸向力。一般小型的單吸泵中止推軸承可以承受全部的軸向力，防止泵軸竄動。
③多級離心泵軸向力的平衡:
a.同單級離心泵方法相同
b.對稱布置葉輪
c.采用平衡鼓,部分平衡軸向力
d.采用自動平衡盤,全部自動平衡軸向力。
