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水泵汽蚀会有什么样的危害

内容发布:博亚体育app 发布时间:2020年10月13日 [打印本页] [关闭窗口]

水泵(离心泵、混流泵、轴流泵等)的汽蚀是一种较为复杂的物理及化学现象,汽蚀的发生和发展,会对水泵造成什么样的危害呢?这里博亚体育app小编我为大家精心收集整理了以下资料以作参考。

水泵汽蚀的直接原因是泵内局部压力低于水的饱和蒸汽压力,或者说气化是产生汽蚀的根本原因,汽蚀现象的出现会对水泵产生以下3个方面的危害。

1、水泵性能恶化

在产生汽蚀过程中,由于水流中含有大量汽泡,破坏了水流的正常流动规律,改变了流道内的过流面积和流动方向,因而叶轮与水流之间能量交换的稳定性遭到破坏,能量损失增加。从而引起水泵的流量、扬程和效率的迅速下降,甚至达到断流状态这种对水泵性能的影响,会因水泵比转速的不同而呈现程度上的差异。低比转速离心泵由于叶槽狭长,宽度较小,当汽蚀开始后,汽泡会迅速扩展到叶槽的整个宽度而形成“堵塞”现象,从而破坏水流运动的连续性,引起水流断裂,水泵性能曲线呈急剧下降的形状,如图a所示;对于中、高比转速的离心泵和混流泵由于叶轮叶槽较宽,不易被汽泡所“堵塞”,只有当流量(流速)增大、汽化发展到一定程度时,才会布满全部叶片,出现断流。

因此,在出现断流状况之前,其性能曲线下降先缓后陡,如图b所示;对高比转速轴流泵,由于叶片之间流道相当宽阔,故汽蚀开始后汽蚀区不易扩展到整个叶槽,因此性能曲线下降缓慢,且无明显的断流点。如下图所示:

不同比转速泵受汽蚀影响性能曲线下降的形式图

a-离心泵 b-混流泵 c-轴流泵

2、过流部件受到剥蚀破坏

当汽泡被水流带到高压区后,由于汽泡周围的水流压力增高,使汽泡迅速破裂,汽泡四周的水流质点高速地向汽泡中心冲击,水流质点互相撞击,产生强烈的水锤。根据观测资料表明,其产生的冲击频率很高,每分钟可达几万次,并且集中作用在微小的金属表面上,瞬时局部压力可达几百个或几千个大气压。

如此巨大的冲击力,持续、长久的作用在叶轮和泵壳的壁面上,会引起金属材料的塑性变形和局部硬化,并产生金属疲劳现象,变得脆弱,很快会发生裂缝、击破与剥落,以致金属表面呈蜂窝状的孔洞。在冲击压的进一步作用下,使裂缝相互贯穿,直到叶轮或泵壳蚀坏和断裂,这就是汽蚀的机械剥蚀作用。

汽蚀过程中的水汽凝结是一个放热过程,汽泡在高压区被挤压破裂的同时,温度也随之升高。同时,由于水锤冲击引起水流和壁面的变形也会使温度升高。根据魏勒( Wheeler..H.)的试验表明,汽泡破裂附近的瞬时局部温度可达500~800℃。在高温高压情况下,水流会产生带电现象,这是由于金属表面不同部位因温度差异而形成热电偶,产生电位差,从而对金属表面发生电解作用(即电化学腐蚀),使光滑表面变得粗糙。

水在汽化的同时,原来溶解在水中的一些活泼气体(如氧气),会因低压从水中逸出,在高温高压条件下,对金属表面产生化学腐蚀作用,进一步加剧机械剥蚀的损坏。

汽蚀对过流部件的破坏,是机械剥蚀、化学及电化学腐蚀共同作用的结果,它们相伴而生,相互促进,加快了金属材料的损坏速度。其中机械剥蚀是造成材料破坏的主要因素。

3、产生噪声和振动

在汽泡连续形成和溃灭过程中,因水流质点间的撞击和对过流部件表面的打击,泵内会产生强烈的脉冲压力。因此,水泵发生汽蚀时,水泵会产生频率很高的噪声和振动。振动会使机组零件和机座受到破坏。尤其是汽蚀振动的频率与机组自振频率相接近时,会引发共振现象,甚至出现严重后果。

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