离心泵中的空化 - 定义

空化是一种不希望的发生。在离心泵中,空化会导致组件(材料侵蚀)损坏,振动,噪音和效率的损失。优德app热工程学
离心泵是如何工作的
离心泵的原理-最小在泵的蜗壳中,流体通过轴向进入泵眼睛的眼睛叶轮低压区域),高速旋转。当叶轮和叶片旋转时,它们将动量传递给流入的流体。这流体加速从泵追逐径向向外,在叶轮眼中形成真空,该眼睛在泵中连续地将更多流体绘制到泵中。作为流体的速度增加它的动能增加。高动力能量的流体被迫从叶轮区域带出来进入蜗壳。在蜗壳中流体连续地流过增加横截面积,在那里动能转化为流体压力(根据88top优德官网中文版 )。

叶轮叶片通常是向后弯曲的,但是还存在径向和前弯曲的刀片设计。输出压力根据所使用的设计略有变化。刀片可能是打开或关闭。也扩散器可以配有固定的叶片来帮助指导流程向出口。传递给液体的能量对应于叶轮边缘的速度。这更快的叶轮旋转或更大的叶轮是,更高的速度头是。

也可以看看:欧拉涡轮机方程 - 泵理论

离心泵的主要失效模式
离心泵是世界上使用最广泛的泵类之一,它们的运行参数以及它们的弱点都是众所周知的。本文回顾了主要失效模式这些都存在于离心泵。一般来说,泵故障会导致操作变化,降低效率或可能导致泵故障。可靠性在液压系统中,离心泵也是最重要的核工程

离心泵的失效模式可以分为三类:

液压失效模式

  • 空化。在许多情况下,空化现象是不可取的。在离心泵中,空化引起的原因有:部件损坏(物料侵蚀)、振动、噪音和效率损失。
  • 压力脉动。压力脉动是基本压力的波动。对于高扬程泵,吸入和排出压力脉动可能导致泵控制不稳定,吸入和排出管道振动,以及高水平的泵噪声。
  • 泵再循环。如果泵的运行能力低于设计极限,则泵内部可能发生再循环。泵再循环即使在可用的情况下也可能引起喘振和汽蚀NPSHa超过了供应商的NPSHr。
  • 径向和轴向推力。高径向推力导致轴过度偏转,可能导致持续的填料或机械密封问题,并可能导致轴失效。轴向推力沿轴向施加。高轴向推力可能对轴承施加过大的负荷。

机械故障模式

  • 轴卡住或断裂
  • 轴承故障
  • 密封失败
  • 振动
  • 乏力

其他失效模式

  • 侵蚀
  • 腐蚀

离心泵的汽蚀现象

叶轮min空化损坏主要的地方空化发生在泵中,叶轮或螺旋桨。在离心泵中,空化结果来自减少吸力,一个吸气温度升高,或者一个增加流量以上泵设计了。

有两个基本的泵汽蚀的类型

吸气

吸入空化-叶轮分钟吸空化,或者还经典的空化,泵在泵下面发生低压或者在高真空条件下。当被泵送的液体进入a离心泵压力显着降低。在某些情况下,压降足以使液体闪烁到蒸汽局部压力下降以下饱和压力对于被泵送的流体。泡沫或蛀牙会不会在叶轮的眼睛处形成,然后形成的蒸汽气泡进入高压区当它们向泵排出处移动时。在高压区蒸汽泡泡突然崩溃在叶轮的外部部分。这可能对离心泵的所有运动部件造成重大损坏。

吸盘的典型原因:

为了防止这种类型的空化,需要可用净正吸入压头(NPSHa)在系统中必须是比......高必需汽蚀余量泵。此问题是吸引空气的典型,因此也称为这种类型的空化不足的NPSHA空化

净正吸入压头

除更换泵外,吸力空化问题也可通过以下方法解决:

  1. 降低温度
  2. 尽可能降低电机转速
  3. 增加叶轮眼睛的直径
  4. 使用叶轮诱导剂。
  5. 采用两台并联泵,容量较小。
  6. 使用增压泵给主泵供气。

由于吸入管路中的管道不适当,在吸气方发生了特殊情况。使用限制,锐利肘部和其他液压设备一样可以turbulize流这可以有助于空化形成。

净正吸入压头

净正吸入压头净正吸入压头
汽蚀余量对于泵可定义为区别之间的吸力压力饱和压力用液柱的高度来表示。NPSH被用来测量有多近流体处于饱和状态。降低吸力侧的压力会引起压力降低空化。当空化发生时,空化气泡的剧烈崩溃产生的激波可以从泵内部部件(通常是叶轮的前缘)上雕刻出材料,产生的噪音通常被描述为“抽沙砾”。此外,振动不可避免的增加会导致泵和相关设备的其他机械故障。

净正吸入压头-定义

一般来说,液压系统中定义了两个吸头:

  • 汽蚀余量可用(NPSHa):泵吸入口的绝对压力。NPSHa是水温的函数。随着入口温度的升高,饱和压力降低,NPSHa减小。
  • 必需汽蚀余量(NPSHR):在泵的吸入口防止泵发生空化所需的最小压力。NPSHa不是水温的函数。

NPSHA是您系统的功能,必须计算,而NPSHR是泵的功能,必须由泵制造商提供。在操作期间,可用的NPSH必须保持在泵制造商所需的NPSH的水平。已经发现空化率迅速增加随着体积流量的增加。从图中可以看出,随着体积流量的增加,所需NPSH增加,但可用NPSH减少。

如何增加NPSH可用?

为避免吸入空化,必须尽可能增加可用的NPSH。增加汽蚀余量的唯一方法是增加泵入口的压力:

  • 降低泵液位
  • 提高水库水平
  • 尽可能降低电机转速
  • 减少轻微损失泵的上游
  • 减少主要损失泵的上游
    • 缩短管子的长度
    • 使用更平滑的管道
  • 增加叶轮眼睛的直径
  • 使用增压泵给主泵供气。

放电空化

排出空化-泵分钟放电空化发生在泵排放压力非常高的或当排出流量受到限制而不能离开泵时(如由关闭出口阀引起)。绝大多数泵送的流体都具有极高的排出压力泵内循环

这种类型的空化有两个来源。首先,这内循环(从高压区进入低压区)是强行通过叶轮与泵壳之间的间隙时高的速度产生a的低压区由于…的结果88top优德官网中文版 ),可发生空化。第二,液体在泵的蜗壳内循环,并迅速过热。

在这两种情况下,空化都有类似的后果。气泡内爆引发强烈的冲击波,导致叶轮尖端和泵壳过早磨损。在极端情况下,排放汽蚀会导致叶轮轴断裂。

放电空化的典型原因:

  • 泵在泵曲线上运行太远
  • 排出侧管道堵塞
  • 过滤器或过滤器堵塞
  • 不适当的管道设计

空化数

空化数(CA)空化参数是用于流动计算的无因次数。通常通过空化数来表征液体流动压力与蒸汽压力的接近程度(从而表征空化的可能性)。

空化数表示为:

空化数方程

在哪里

空化数

p =局部压力(Pa)

P.V.=流体的蒸气压(PA)

ρ =流体密度(kg/m)3.

V =流体速度(m/s)

空泡腐蚀

空化在许多情况下是不可取的。在离心泵中,汽蚀现象会产生损坏组件(材料的侵蚀),振动,噪音和效率损失。

来源:维基百科,CC BY 2.5, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Turbine_Francis_Worn.JPG
资料来源:维基百科,CC达2.5,
https://commons.wikimedia.org/wiki/file:turbine_francis_worn.jpg.

也许是由空化引起的最重要的工程问题是物质损失这种空化气泡会导致崩溃在固体表面附近的。空化是气泡崩塌产生的一个剧烈过程高度局部化的激波微型喷气发动机。它们迫使高能液体进入非常小的体积,从而产生高温点,这些强烈的扰动对固体表面产生高度局部和瞬态的表面应力。的迹象侵蚀将出现为原稿点蚀由于塌缩汽泡的水锤作用。研究发现,空化损伤率迅速增加随着体积流量的增加。

柔软的材料甚至会被损坏吗短期事件空化。在单个泡沫塌陷后可以观察单个凹坑。因此更难以使用材料离心泵。但随着大多数应用中使用的更硬材料,循环应力由于重复的折叠可能会导致局部表面疲劳失效。因此,空化对金属的损害通常具有疲劳失效

空化-气泡崩溃最小当空化气泡坍塌时,它们将活性液体施加到非常小的体积中,从而产生高温和发射冲击波的斑点,这是噪音的源。虽然小腔的崩溃是相对低的能量事件,但高度局部的折叠可以侵蚀金属,例如钢,随着时间的推移。洞穴塌陷引起的斑点在部件上产生了良好的磨损,可以大大缩短螺旋桨或泵的寿命。

空化通常伴随着:

  • 噪音。典型的噪音是由坍塌的腔引起的。空化产生的噪声水平是测量空化的严重程度。
  • 振动。泵的振动由于空化是典型的低频振动,通常发现在0到10赫兹范围。
  • 降低泵效率。泵的效率降低是发生的空化的更可靠迹象。
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也可以看看:

离心泵

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