水泵中的液體局部壓力下降到臨界壓力時,液體中便會產生氣泡。汽蝕是氣泡聚集、運動、分裂、消滅的全過程。臨界壓力般接近汽化壓力。高溫鍋爐給水泵對泵體結構、抗壓性、穩固性要求比較高,良好的流道設計和葉輪的設計能夠最大程度上減少氣蝕對鍋爐泵的損害。
高溫鍋爐給水泵汽蝕或汽蝕過程就是流動的液體產生氣泡并隨后發生破裂勺過程。當流體的絕對速度增加,由于流體的靜壓力下降,對于定溫度下流體的某些特定質點來說,雖無熱量自外部輸入,但它們已達到了汽化壓力,使得質點汽化,并產生汽泡。沿著流道,如果流體的靜壓力隨之再次升高,大于汽化壓力,汽泡就會迅速破裂,產生巨大的屬于內向爆炸性質的冷凝沖擊。若汽泡破裂不是發生在流動液體時,而是發生在導流組件的壁面處,則汽蝕會導致壁面材料受到浸蝕。
當高溫鍋爐給水泵在汽蝕狀況下操作時,即使沒有發生壁面材料的浸蝕,也會發現此時高溫鍋爐給水泵的噪聲增大,振動加劇,效率下降,以及揚程降低。裝置汽蝕余量:又稱為有效的汽蝕余量。裝置汽蝕余量是由于吸入裝置提供的在高溫鍋爐給水泵進口處單位重量液體目有超過汽化壓和水頭的富余能量。國外稱此為有效的凈正吸頭,即泵進口處(位置水頭為零)液體具有全水頭減去汽化壓和水頭凈剩的值,用 NPSHa表示。它的大小與裝置參數跟液體性質有關。因為吸入裝置的水力損失和流量的平方成正比,所以 NPSHa隨流量增加而減小。NPSHa-Q是下降的曲線。
多級高溫鍋爐給水泵汽蝕余量與裝置參數無關,只與泵進口部分的運動參數有關。運動參數在一定轉速和流量下是由幾何參數決定的。這就是說 NPSHr是由泵本身吸水室和葉輪進口部分的幾何參數)決定的。對既定的泵,不論何種液體(除粘性很大。影響速度分布外),在一定轉速和流量下流過泵進口,因速度大小相同故均有相同的壓力降, NPSHr相同。所以 NPSHr和液體的性質無關(不考慮熱力學因素)。 NPSHr越小,表示壓力越小,要求裝置必須提供的 NPSHa小,因而泵的抗汽蝕性能越好。
高溫鍋爐給水泵汽蝕余量( NPSHr)和泵內流動情況有關,是由高溫鍋爐給水泵本身決定的平衡泵進口部分的壓力降,也就是為了保證泵不發生汽蝕,要求在泵進口處單位重量液體具有超過汽化壓力水頭的富余能量。國外稱此為必需的凈正吸頭。泵汽蝕余量的物理意義表示液體在泵進口部分壓力下降的程度。所謂必需的凈正吸頭,是指要求吸入裝置必須提供這么大的凈正吸頭,方能補償壓力下降,保證泵不發生汽蝕。
高溫鍋爐給水泵汽蝕有哪些危害:
A、過流部件腐蝕
腐蝕原因有兩個:是由于氣泡破滅時產生高頻(600~25000HZ)沖擊,壓力高達49Mpa,致使金屬表面出現機械剝蝕;二是由于汽化時放出熱量,并有溫差電池作用產生水解,產生的氧氣使金屬氧化,發生化學腐蝕。
B、泵性能下降
泵汽蝕時葉輪內的能量交換受到干擾和破壞,在外特性上的表現是Q-H曲線,Q-P、Q-η曲線下降,嚴重時會使泵中的液流中斷,不能工作;
對于低比轉速,由于葉片間流道窄而長,旦發生汽蝕,氣泡充滿整個流道,性能曲線會突降。對于中高比轉速,流道短而寬,因而氣泡從發生發展到充滿整個流道需要個過渡過程,相應的性能曲線開始是緩慢下降,之后增加到某流量時才急劇下降;
高溫鍋爐給水泵易發生汽蝕的部位:
1)葉輪曲率大的前蓋板處,靠近葉片進口邊緣的低壓側;
2)壓出室中蝸殼隔舌和導葉的靠近進口邊緣低壓側;
3)無前蓋板的高比轉數葉輪的葉梢外圓與殼體之間的密封間隙以及葉梢的低壓側;
4)多泵中第葉輪。
提高高溫鍋爐給水泵本身抗氣蝕性能的措施:
1)改進泵的吸入口至葉輪附近的結構設計。增大過流面積;增大葉輪蓋板進口段的曲率半徑,減小液流急劇加速與降壓;適當減少葉片進口的厚度,并將葉片進口修圓,使其接近流線型,也可以減少繞流葉片頭部的加速與降壓;提高葉輪和葉片進口部分表面光潔度以減小阻力損失;將葉片進口邊向葉輪進口延伸,使液流提前接受作功,提高壓力;
2)采用前置誘導輪,使液流在前置誘導輪中提前作功,以提高液流壓力;
3)采用雙吸葉輪,讓液流從葉輪兩側同時進入葉輪,則進口截面增加倍,進口流速可減少倍;
4)設計工況采用稍大的正沖角,以增大葉片進口角,減小葉片進口處的彎曲,減小葉片阻塞,以增大進口面積;改善大流量下的工作條件,以減少流動損失。但正沖角不宜過大,否則影響效率;
5)采用抗氣蝕的材料。實踐表明,材料的強度、硬度、韌性越高,化學穩定性越好,抗氣蝕的性能越強;