循环水泵叶轮气蚀机在凝汽器上应用原理分析

产品相关介绍：循环水泵是供水系统中的主要设备之-，主要用来向凝汽器供给冷却水，将汽轮机排出的乏汽冷却凝结，由此来保持凝汽器内的真空度。当循环水泵发生故障时，将直接影响机组的真空度，降低机组出力。叶轮气蚀是循环水泵的主要故障之-，长期在汽气蚀下运行会引起水泵部件-降低及叶轮局部损坏，气蚀严重时会引起泵体强烈振动，导致水流中断，泵不能工作。尽管循环水泵在制造、安装和运行过程中采取了各种方法防止水泵气蚀的发生，但实际运行中，由于种种原因会使水泵的运行条件与设计工况发生偏离，不同程度的气蚀仍偶有发生，给电力企业造成巨-经济损失。如：中山横门电厂#1、#2机组(125MW)2004年10月~12月就因气蚀的氯根腐蚀的双重作用下，4台循环水泵连续发生叶片断裂事故；河北某电厂#2号机组(350MW)在2003年10月-修期间发现2台循环水泵叶轮的各叶片均在入口同-部位出现300mm×160mm、深约8mm程度不等的气蚀区域[1]；其他电厂对循环水泵的解体检修也发现过类似现象，即所有气蚀情况均是从中间到外侧逐渐变浅，气蚀表面呈现蜂窝状。因此，循环水泵叶轮气蚀的诊断与防范日益为人们所重视。

    泵运转过程中，若其过流部分的局部区域，通常是叶轮叶片-稍后的某处，抽送液体的-对压力下降到等于或-当时液温下相应的汽化压力时，就会因汽化产生汽泡。汽泡中主要是蒸汽，但由于水中溶解有--量的气体，所以汽泡中除了蒸汽以外，还夹带有少量的气体。这些汽泡随着水流流到-压区时，-压液体使汽泡急剧缩小以至凝结成水，汽泡逐渐变形而破裂。在汽泡破裂时，细水滴以-速填充汽泡空穴，发生互相撞击而形成强烈的水击，可达到10~100MPa，使过流流道的材料受到腐蚀和破坏。可见，气蚀过程包括汽泡形成、增长直到崩溃破裂以至造成材料侵蚀的过程。

    气蚀的形成过程及已有检修经验表明，循环水泵叶轮的气蚀主要集中在叶片及轮盖轮盘的结合部位，气蚀痕迹形状各异，有的呈现断续分布的坑状，有的呈密集的蜂窝状，而且深浅不-。气蚀严重时会引起叶片穿孔,导致叶轮报废而被迫-换。

    水泵叶轮气蚀会改变泵内水流状态，造成流动阻力增加，导致泵的流量、扬程和效率降低。同时造成泵的流道材料发生侵蚀而破坏，并使泵产生噪音和振动，危及水泵正常运行。具体表现在以几个方面：

1、产生噪声和振动

    泵发生气蚀时，汽泡在-压区连续发生-然破裂，微细射流的-速冲击将形成噪声，汽泡崩溃时的冲击作用将使泵组产生振动。

    气蚀噪声与气蚀发展的程度有关，噪声-时气蚀对材料的破坏作用也-，可以利用噪声的这种-，用以判断气蚀的严重程度。气蚀引起的振动主要原因有二。-是汽泡破裂产生的-频振动；二是当叶片-处冲角较-时，-边后方会形成脱流，产生时生时灭的不稳-汽穴。气蚀振动频率若与泵组的自然频率接近，就会引起共振，使泵的工况恶化，甚至使整个系统受到破坏。

2、对流道的材料造成破坏

    当汽泡周围的液体压力上升时，汽泡受到压缩，使汽泡内的压强升-。汽泡破碎时，形成微细射流(速度可达130m/s，压强可达200MPa)。流道金属表面在-频-压的微细射流作用下，材料表面晶体发生疲劳破坏，严重时呈现蜂窝状的空洞。另外，微细射流造成的冲击还会形成200℃以上的-温，使流道金属出现电解现象而产生强烈的化学腐蚀。泵内流道材料受破坏的位置除叶轮外，还有泵壳和导叶等处易于形成-速流的地方。

3、 造成泵的性能下降

    气蚀初生阶段，对泵的外-无明显影响。待气蚀发展到--程度，使流道的有效形状因汽穴空间较-而形成“堵塞”时，由于叶轮和液体的能量交换受到干扰和破坏，泵的流量、扬程、效率、轴功率曲线开始下降，严重时会使液流中断，泵不能工作。通常，低比转数泵的性能下降比较急剧，-比转数泵的性能下降则比较缓慢。

    在泵系统k中通常用气蚀余量(NPSH)表示泵气蚀性能的好坏，气蚀余量又分为装置气蚀余量(NPSHa)和泵气蚀余量(NPSHr)，它们是两个性质不相同的参数。NPSHr由泵本身的-决-，是表示泵本身抗气蚀性能的参数，它与装置情况无关，只与泵-处的运动参数(v0，w0和wk等)有关；NPSHa由外界的吸入装置-决-的，是表示吸入装置气蚀性能的参数。

    -流量引起叶轮-速度的增加，会引起泵-至叶轮以及-管路中的压力降增加。在液温、吸入液面上的压强和几何安装-度都保持不变的情况下，由于吸入管路中的流道损失与流量的平方成正比，所以NPSHr随着流量的变化为-条下降的抛物线，而NPSHa-Q则呈抛物线上升。

    泵气蚀余量NPSHr是由泵自身的结构，如吸水室、叶轮-部分等的几何形状决-的，它的值越小，表示泵本身的抗气蚀性能越好。至于在某-工况是否发生气蚀，与装置气蚀余量NPSHa-小有关。NPSHa-Q曲线和NPSHr-Q相交时所相应的流量为QK称为临界流量，它标志着气蚀的界限。对于给-的泵，流量小于QK时，即使泵的NPSHr很-，但泵-装置提供足够的NPSHa，即NPSHa>NPSHr，泵也不会气蚀。当NPSHa＝NPSHr，此时相应于pk＝pv，泵开始发生气蚀。当流量-于QK后，就会发生严重气蚀，因为此时NPSHa<NPSHr，即，泵气蚀余量所能提供的-过汽化压头的富余能量不足以补偿或克服该泵-部分的压头降。

    对几何相似的两台泵，在相似工况下，两台泵的泵气蚀余量之比等于叶轮-直径D1的平方比和转速n的平方比的乘积。对泵气蚀余量随转速的平方成正比增长。即，转速下降，泵气蚀余量会成平方下降，泵的抗气蚀性能--提-。与比转数ns类似，可推出相似泵的气蚀相似准则——气蚀比转数，对几何相似，工况相似的泵，C值等于常数，在--流量和转速下，C值越-，泵的抗气蚀性能越好。根据泵的设计理论，设计气蚀比转速C值越-，泵的抗气蚀性能越好，但同时提-C值往往会使泵的效率下降。