循环水泵叶轮气蚀机在凝汽器上应用原理分析

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作者来源:李清       发布时间: 2018-05-28 16:16
导读:循环水泵是供水系统中的主要设备之一,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

产品相关介绍:循环水泵是供水系统中的主要设备-,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-,-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-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-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一部位出现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-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。

循环水泵叶轮气蚀机在凝汽器上应用-理分析

    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-压力下降到等于或低于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,但由于水中溶解有一定量的气体,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-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-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,而且深浅不一。气蚀严重时会引起叶片穿孔,导致叶轮报废而被迫更换。

    水泵叶轮气蚀会-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-压区连续发生突然破裂,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特性,用以判断气蚀的严重程度。气蚀引起的振动主要-因有二。一是汽泡破裂产生的-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定汽穴。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-升-。汽泡破碎时,形成微细射流(速度可达130m/s,压-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-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-,对泵的外特性无明显影响。待气蚀发展到一定程度,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-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由泵本身的特性决定,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由外界的吸入装置特性决定的,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-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-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定的,它的值越小,表示泵本身的抗气蚀性能越-。至于在某一工况是否发生气蚀,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。对于给定的泵,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NPSHaNPSHr,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-。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,在一定流量和转速下,C值越-,泵的抗气蚀性能越-。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-,但同时提-C值往往会使泵的效率下降。

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