泵站運(yùn)行工培訓(xùn)課件.ppt

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1、泵站運(yùn)行工(機(jī)械部分)廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院宋海輝第三章水泵的汽蝕與安裝高程第一節(jié)水泵的汽蝕及其危害一、水泵汽蝕1.汽蝕的概念汽蝕是水力機(jī)械中的一種異?,F(xiàn)象。水的汽化與溫度和壓力有關(guān)。在一定的溫度下,水開始汽化的臨界壓力稱為該溫度下的飽和汽化壓力。水在不同水溫下的飽和汽化壓力見下表。水泵運(yùn)行時(shí),由于某些原因而使泵內(nèi)局部位置的壓力降低到水的飽和汽化壓力時(shí),水產(chǎn)生汽化,并產(chǎn)生大量汽泡。從水中離析出來的大量汽泡隨著水流向前運(yùn)動(dòng),達(dá)到高壓區(qū)時(shí)受到周圍液體的擠壓而潰滅,氣泡又重新凝結(jié)成水。汽泡破滅時(shí),水流質(zhì)點(diǎn)從四周以高速向氣泡中心沖擊,產(chǎn)生強(qiáng)烈的局部水錘。這種現(xiàn)象就是水泵的汽蝕現(xiàn)象。第三章水泵

2、的汽蝕與安裝高程第一節(jié)水泵的汽蝕及其危害汽化與汽蝕的機(jī)理汽化:常溫狀態(tài)下,液體壓力低于汽化壓力而發(fā)生的汽化現(xiàn)象。汽蝕:空化發(fā)生時(shí),液體對(duì)于固體邊壁所形成的損傷破壞。汽蝕(空蝕)機(jī)理空蝕機(jī)理:已形成的液體空泡,再進(jìn)入高壓區(qū)時(shí),會(huì)突然凝聚潰滅。而此潰滅過程會(huì)產(chǎn)生沖擊力等伴隨現(xiàn)象(機(jī)械作用、電化作用、化學(xué)作用),從而對(duì)過流邊壁構(gòu)成損傷破壞??张轁鐚?shí)驗(yàn)照片:第三章水泵的汽蝕與安裝高程第一節(jié)水泵的汽蝕及其危害1、機(jī)械作用:(1)沖擊波作用(水錘擊打);(2)微射流作用(水流高速進(jìn)出縫隙)2、電化作用:冷熱兩端形成熱電偶,產(chǎn)生熱電勢(shì)3、化學(xué)作用:高溫氧化4、聯(lián)合作用:前述三種聯(lián)合作用,空蝕與泥沙

3、磨損聯(lián)合作用空蝕原因液體環(huán)境壓力降低是空化發(fā)生的外部條件。水流低壓條件可因翼型繞流、間隙流動(dòng)、旋渦流動(dòng)等情況形成。液體“空化核”的存在是空化發(fā)生的內(nèi)在原因??栈耍阂后w中存在的不可溶性微小氣泡。由于相對(duì)大的尺寸,空化核的抗拉強(qiáng)度很低。單獨(dú)存在的微小氣泡或微小氣團(tuán)空化核存在形式:第三章水泵的汽蝕與安裝高程第一節(jié)水泵的汽蝕及其危害第三章水泵的汽蝕與安裝高程第一節(jié)水泵的汽蝕及其危害2.汽蝕的類型水泵常見汽蝕有三種類型。(1)葉面型汽蝕葉面型汽蝕是發(fā)生在葉片表面的汽蝕。汽蝕發(fā)生在葉片正面、背面或前蓋板的內(nèi)表面等部位,如圖所示。離心泵在大流量時(shí),葉面汽蝕發(fā)生在1、4、3幾個(gè)部位,小流量時(shí),發(fā)生在

4、2、4、1幾個(gè)部位。軸流泵在大流量時(shí)葉面汽蝕發(fā)生在葉片的正面,小流量時(shí)發(fā)生在葉片的背面。第三章水泵的汽蝕與安裝高程第一節(jié)水泵的汽蝕及其危害(2)間隙汽蝕間隙汽蝕發(fā)生在軸流泵葉輪中心線相應(yīng)的輪轂上,同時(shí)也發(fā)生在葉片的端部,如圖4-3-16所示。在離心泵的減漏環(huán)與葉輪邊緣間隙處,亦會(huì)引起間隙型汽蝕。(3)渦帶汽蝕渦帶型汽蝕是由于進(jìn)水池設(shè)計(jì)不當(dāng),造成了在水泵的進(jìn)口處水流的紊亂和旋渦,產(chǎn)生了渦帶,把大量的氣體周期性地帶入泵內(nèi),助長或加重了葉面汽蝕。(二)汽蝕的危害1.水泵性能惡化水泵發(fā)生汽蝕時(shí),因水流中含有氣泡,引起水泵的性能惡化:離心泵葉槽狹長,寬度較小,氣泡迅速占據(jù)部分槽道甚至全部槽道,使

5、水流的連續(xù)性遭到破壞,引起水流的阻斷,水泵的Q-H曲線急劇下降,造成水泵的效率隨著降低,圖3-17(a)所示。第三章水泵的汽蝕與安裝高程第一節(jié)水泵的汽蝕及其危害混流泵,由于葉槽較寬,氣泡占據(jù)葉槽斷面的某一部分,故出現(xiàn)Q-H曲線較平坦的下降,效率的下降也較為緩慢,圖3-17示。軸流泵的葉槽粗短,汽蝕區(qū)不易侵入整個(gè)葉槽,因此Q-H曲線幾乎均勻下降,而且緩慢,無明顯斷裂現(xiàn)象,圖3-17示。第三章水泵的汽蝕與安裝高程第一節(jié)水泵的汽蝕及其危害2.水泵過流部件發(fā)生破壞機(jī)械破壞作用、化學(xué)破壞作用、電化破壞作用,水中含泥沙較多時(shí),還伴隨著磨蝕破壞。如圖3-18示。3.產(chǎn)生噪音和振動(dòng)水泵發(fā)生汽蝕時(shí),水流

6、質(zhì)點(diǎn)互相碰撞和擠壓,會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng),造成機(jī)組零部件的破壞,嚴(yán)重時(shí)水泵不能抽水,甚至造成水泵裝置和泵房結(jié)構(gòu)的破壞,危及建筑物的安全。由于氣泡振動(dòng)和破滅產(chǎn)生噪音,危害泵站中運(yùn)行操作人員的健康。第三章水泵的汽蝕與安裝高程第二節(jié)水泵的汽蝕性能一、汽蝕基本方程泵在運(yùn)行時(shí)是否產(chǎn)生汽蝕,與泵本身抗汽蝕性能、泵吸水裝置系統(tǒng)等因素有關(guān)。離心泵的吸水裝置及水流繞流葉片頭部時(shí)的壓力變化如圖所示。在葉片背面靠進(jìn)口的k點(diǎn)處壓力最低,k點(diǎn)是水泵內(nèi)最容易產(chǎn)生汽蝕的點(diǎn),水泵是否會(huì)產(chǎn)生汽蝕,取決于k點(diǎn)處的壓力值。當(dāng)k點(diǎn)處的壓力值下降到該泵工作水溫下的飽和汽化壓力p汽時(shí),水泵處于汽蝕的臨界狀態(tài),汽蝕基本方程正是表征水泵

7、汽蝕條件與影響諸因素之間的關(guān)系式,其表達(dá)式如下:式中ps―水泵進(jìn)口的絕對(duì)壓力,kPa;vs、v0―泵進(jìn)口和葉片進(jìn)口水流的平均流速,m/S;w1―葉片進(jìn)口水流的相對(duì)流速,m/S;、2―與泵吸入室結(jié)構(gòu)及葉輪入口幾何形狀等有關(guān)的壓降系數(shù)。水流繞流葉片頭部時(shí)的壓力變化k1、進(jìn)水池水面大氣壓Pa;2、進(jìn)入葉輪后水流相對(duì)速度w;3、葉片背面靠近進(jìn)口處壓力最低值k點(diǎn)。以泵軸線的水平面為基準(zhǔn)面,列水泵進(jìn)口s—s斷面與葉片進(jìn)口1—1斷面的能量方程:列葉片進(jìn)口1—

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