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    汽蝕問題淺談

    來源:  |  發布時間: 2019-03-19  |   次瀏覽

    Tips:汽蝕,也叫作“氣蝕”,是一種由于系統與水泵不匹配,造成的水泵損害的現象。


    我們先簡單解釋下汽蝕的產生過程,然后再詳細說明怎樣解決和避免汽蝕。




    如上系統圖所示,環境大氣壓為10m,水泵入口中心線高于液面7m,吸入口管路和彎頭等組件會產生2m水壓降,這樣可以計算P0點的絕對壓力:10-7-2=1m,而水泵自身會有一個汽蝕余量曲線,如下圖:




    可從圖中看到,這臺水泵流量在22m3/h的時候,汽蝕余量(NPSH)為2m,這個汽蝕余量的含義是水泵吸入口最低的絕對壓力要求至少為2m,水在進入泵體內部持續壓降,如果入口不能保證2m絕對壓力,那么在水進入泵體尚未接觸到葉輪表面時就會汽化,變為氣水混合狀態,當含有氣泡的水接觸到葉輪表面被瞬間增壓時,由于壓力上升,氣泡破滅,周邊的水會快速地填充氣泡的空間,造成葉輪表面撞擊,從而損傷葉輪。


    整個流程就是我們所說的汽蝕,汽蝕的根本原因在于水泵的汽蝕余量與系統所能提供的最低壓力不匹配。


    汽蝕狀態下水泵的性能曲線會快速衰減,除了葉輪壽命受影響之外,水泵也無法像預期一樣提供流量和揚程。



    上面我們解釋了汽蝕的產生過程,接下來我們介紹下如何避免汽蝕。


    首先我們列出影響汽蝕的幾個因素:


    (1)水泵自身的汽蝕余量(NPSH):汽蝕余量是一個動態值,每臺水泵的汽蝕余量都不盡相同,并且在一臺水泵下的不同流量點,汽蝕余量也不一樣,流量越小,汽蝕余量越低,流量越大,汽蝕余量越高。


    (2)環境大氣壓:平原地區的環境大氣壓約為10m,一些高海拔城市的大氣壓通常會有所下降,例如昆明的海拔高度大約為1800m,環境大氣壓約為8m。


    (3)泵和水面的安裝高度差:常規的安裝建議是泵低于水面,部分特殊場所下,泵需要高于水面安裝,這里的安裝高度差是以泵高減去水面高,所以如果是泵高于液面1m時,高度差為-1m。


    (4)水泵吸入口的壓降:壓降源自于管路內壁摩擦水阻,彎頭閥門等局部水阻,這個水阻與管徑、流量相關,需要準確評估這部分水阻時,可查閱Pentax歷史推文中的100m管阻表格。


    (5)飽和蒸汽壓:與水溫相關,水溫越高則飽和蒸汽壓越高,例如20℃水的飽和蒸汽壓約為0m,意味著絕對壓力值降為0m時會發生汽化,而90℃水的飽和蒸汽壓為7m,意味著絕對壓力值降為7m時會發生汽化。


    通過如上5點,按照下面公式校核系統的汽蝕安全性,不等式成立時,系統安全,不會發生汽蝕,不等式不成立時,系統有汽蝕風險。




    最后要說明的是,汽蝕一旦發生則很難消除,需要改變上式中的一個或多個變量才可以,然而系統安裝位置不可改變,所以大氣壓力和安裝高度差基本無法調整,入口閥門和管路可以嘗試更換更大口徑規格或拆除過濾器等減少水阻,如果系統允許,也可適當降低水溫來降低飽和蒸汽壓,或者更換水泵來降低水泵的汽蝕余量。


    Tips:“氣蝕”表述的是氣體(氣泡)消失所對葉片產生的侵蝕損害,而水泵專業更喜歡用“汽蝕”來描述,這是因為我們所看到的并不僅僅是侵蝕損害的時刻,也看到了損害葉輪的氣體(氣泡)是來自于水的汽化。


    附表1:海拔高度與大氣壓


    附表2:水的飽和蒸汽壓



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