水泵氣蝕產(chǎn)生的原因及處理措施

黃永能 李俊龍

廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鐵廠 廣西柳州 545000

水泵在運行的過程中存在氣蝕現(xiàn)象，這種氣蝕現(xiàn)象會為輪室造成比較嚴(yán)重的傷害，不利于機(jī)組的長期穩(wěn)定運行，因此，為了盡可能地延長機(jī)組的壽命，延長其穩(wěn)定工作的時間，必須要針對受到氣蝕侵蝕的區(qū)域加以防護(hù)。本文將針對氣蝕的原因、氣蝕的危害、前池水流解析、進(jìn)水池流態(tài)解析、機(jī)組運行五個方面來進(jìn)行探究與說明。

1 氣蝕的原因

氣蝕主要與運行機(jī)組內(nèi)的液體有關(guān)。當(dāng)管道中的液體壓強(qiáng)小于等于液溫下相應(yīng)汽化壓強(qiáng)時，會產(chǎn)生氣泡，當(dāng)蒸汽混著氣泡進(jìn)入到高壓區(qū)，尤其是葉輪片后側(cè)的部分時，蒸汽就會再次凝結(jié)成水，導(dǎo)致氣泡破裂，進(jìn)而對管壁造成沖擊，這種沖擊的強(qiáng)度有時甚至能達(dá)到幾千個大氣壓，會對水泵機(jī)組造成嚴(yán)重的傷害，長期的積累會導(dǎo)致機(jī)組產(chǎn)生材料的損耗，從而導(dǎo)致安全問題的發(fā)生。

2 氣蝕的危害

一般來說，氣蝕所造成的危害主要有以下幾個方面：首先，氣蝕會對流道造成損傷，尤其是對葉輪機(jī)組造成破壞。在氣蝕嚴(yán)重的條件下，葉輪工作幾個月就不得不進(jìn)行更換或是維修，造成了比較高的設(shè)備維護(hù)成本。除了葉輪之外，泵殼、導(dǎo)葉等部位也可能受到比較嚴(yán)重的損害。其次，氣蝕條件下，水泵的工作效率會受到影響，降低其工作性能。最后，在氣蝕條件下，機(jī)組運行時會產(chǎn)生比較大的噪音，同時也可能發(fā)生比較劇烈的振動，如果這種振動與機(jī)組正常運行時所產(chǎn)生的振動的頻率相近或者是相同，就有可能導(dǎo)致共振，進(jìn)一步破壞機(jī)組的運行條件，甚至有可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生[1]?？傊?，氣蝕對于機(jī)組運行所產(chǎn)生的影響是非常嚴(yán)重的，其害處較大，在對機(jī)組進(jìn)行日常維護(hù)和檢測時，必須要對氣蝕問題加以解決，否則可能導(dǎo)致比較嚴(yán)重的后果。

3 前池水流解析

在水泵設(shè)計的過程中，盡管會考慮漩渦和回流等問題的發(fā)生，但是設(shè)計條件下的理想狀態(tài)畢竟與實際運行的條件有所不同，在實際工作的狀態(tài)下，水流的紊亂依然有可能導(dǎo)致在水流的兩邊形成回流，從而導(dǎo)致漩渦的產(chǎn)生。如果水流量較大，不能夠及時地對漩渦進(jìn)行疏通，就有可能導(dǎo)致漩渦的不斷強(qiáng)化，最終對測壁形成較大的壓力，在惡化水流條件的同時，對水泵的工作性能也造成了比較大的影響。如果水泵的葉輪轉(zhuǎn)動方向和回流的方向不同，就會對水泵造成更大的壓力，水泵運行的功率不得不隨之增加，如果這種狀態(tài)持續(xù)了比較長的時間，會對水泵的性能造成嚴(yán)重的影響[2]。

4 進(jìn)水池流態(tài)解析

通常情況下，我們主要采用正向進(jìn)水的方式來進(jìn)行前池的水流供給，而前池建立進(jìn)水道之后，會各自流向單獨的進(jìn)水池，前池與進(jìn)水池的水流狀態(tài)實際上是相互聯(lián)系的。因此，想要水泵能夠維持比較好的吸水狀態(tài)，不光要確保前池的水流穩(wěn)定，更要盡可能地保證進(jìn)水池的水流穩(wěn)定，確保流速無旋渦和回流，否則就有可能加重水泵的氣蝕問題，造成機(jī)組的共振，影響機(jī)組的工作效率。接下來針對水泵的工作過程中常見的兩種問題，分別進(jìn)行闡述。目前來說，進(jìn)水池中主要產(chǎn)生的旋渦主要分為表面漩渦和附壁漩渦這兩個類型。首先，表面旋渦主要出現(xiàn)在進(jìn)水池水位下降、表層水流增大并出現(xiàn)混亂的時候，如果水泵的流量不發(fā)生變化，表層的流速繼續(xù)保持增大，那么漩渦的流速也會因此而增大，漩渦底部所產(chǎn)生的凹陷就會隨著時間的推移不斷加深，其對于四周所造成的壓力也就越大，當(dāng)這種漩渦強(qiáng)化到一定程度時，就會對水泵的工作環(huán)境造成極大的影響，從而降低水泵的工作效率，對水泵機(jī)組造成損傷。附壁漩渦則主要是針對于池壁和池底附近所產(chǎn)生的小漩渦，這種漩渦同樣會導(dǎo)致空氣流入底部凹陷，影響水泵的工作效率。總而言之，流速的變化和紊亂會導(dǎo)致漩渦的產(chǎn)生，而漩渦的產(chǎn)生會導(dǎo)致水泵氣蝕問題的加深，想要進(jìn)行改變，就必須要對水流進(jìn)行調(diào)整[3]。

5 機(jī)組運行條件

在實際的工作條件下，大多數(shù)泵站的運行機(jī)組數(shù)量在四組左右，因此我們在實際檢驗的過程中也進(jìn)行了四組機(jī)組的運行模擬。如果從機(jī)組運行模式來講，機(jī)組并沒有比較明顯的差距，但是如果要針對于水池的水流態(tài)勢來看的話，機(jī)組在不同位置進(jìn)行工作，對水流會產(chǎn)生不同程度的影響。如果我們在實踐中將四組機(jī)組安排在了同一側(cè)的方向，就會導(dǎo)致進(jìn)水池的這一側(cè)的水流流速過快，而另一側(cè)的水流由于缺乏動力而流速過慢，這樣就使得水流形成了彎曲的流向，導(dǎo)致流速較慢的那一側(cè)更容易出現(xiàn)回流或漩渦等問題。如果我們將四臺機(jī)組均勻地分布在各個方位，那么我們就可以看到，由于這四臺機(jī)組的分布較為合理，對水流的加速效果較為均衡，整體水流流速比較均勻，那么所產(chǎn)生的旋渦和回流就比較少。如果我們將四臺機(jī)組均布置在中間部分來進(jìn)行工作時，我們就會發(fā)現(xiàn)，池中的水流分布態(tài)勢是最穩(wěn)定的，水流基本不存在大的偏差，大體實現(xiàn)了水流到水泵的穩(wěn)定流動，通過檢測感知我們可以發(fā)現(xiàn)，在這種情況下，水泵所產(chǎn)生的噪音是最小的，其發(fā)出的振動也是最弱的。這說明，在這種條件之下，水泵所受到的氣蝕效果是最小的。在四臺或四臺以上的機(jī)組工作時，要盡可能地將機(jī)組集中在靠水池中間的部分進(jìn)行工作，這樣有利于穩(wěn)定池中水流的整體流速，有利于保證水泵穩(wěn)定的工作性能，提升水泵的工作效率。在機(jī)組運行的過程中盡可能地確保機(jī)組的工作條件向這種方向去靠攏，盡可能地減小水泵所受到的氣蝕問題的影響。

6 結(jié)語

綜上所述，我們要認(rèn)識到氣蝕對于水泵的危害，理解水流流速與機(jī)組運行的關(guān)系，采取正確的方法，降低氣蝕的危害。