為了保證離心式水泵不發(fā)生汽蝕,泵的流量必須大于汽蝕點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的臨界流量Qc,還必須控制泵內(nèi)介質(zhì)的溫升。流量愈小,泵內(nèi)溫升愈高,泵愈易發(fā)生汽蝕。確定最小無(wú)氣蝕流量,對(duì)于確保水泵的安全工作具有重要意義。

泵內(nèi)介質(zhì)的溫升

     (1)摩擦引起的溫升泵在工作時(shí),克服各種阻力而耗能,損耗功率△P為:

式中:Q—泵的流量,m3/s;

H—泵的揚(yáng)程,m;

η—泵的效率;

ρ—介質(zhì)的密度,kg/m3。

      忽略泵體的熱輻射,這部分功率將全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?使介質(zhì)的溫度升高,溫升△T1 為:

       式中: C—介質(zhì)的比熱容,kJ/(kg·℃);清水C=4.18kJ/(kg·℃)。

     (2)平衡裝置回水引起的溫升多級(jí)泵平衡盤(pán)與平衡座之間節(jié)流損失引起的介質(zhì)溫升△T2 為:

  　 若平衡裝置的回水管與泵的入口相通,忽略回水管的熱輻射,則泵入口的介質(zhì)溫升△T2 ,泵內(nèi)介質(zhì)的總溫升△T= △T1+△T2,應(yīng)小于許用溫升[△T]。

      由文獻(xiàn)知,常溫清水泵的[△T] ≤15℃～20℃,鍋爐給水泵的[△T] ≤8℃～10℃,液態(tài)烴泵的[ △T] ≤1 ℃,塑料泵的[△T] ≤10 ℃。

最小無(wú)汽蝕流量

      由以上分析可知,泵不發(fā)生汽蝕的最小理論流量Qmin為:

式中: P′—對(duì)應(yīng)的軸功率,kW;

H′—對(duì)應(yīng)的揚(yáng)程,m。

試算確定Qmin的具體步驟如下:

     (1) 在額定流量Qe 范圍內(nèi),劃分若干個(gè)工況點(diǎn)Qi;

     (2) 從泵的特性曲線讀出對(duì)應(yīng)的Hi、ηi值;

    (3) 將Hi、ηi值代入式(2)和(3),算出對(duì)應(yīng)的△T1和△T2,找出使△T< [△T]且最接近[△T]的工況。此工況對(duì)應(yīng)的流量即為最小無(wú)汽蝕流量。汽蝕一定發(fā)生在小流量區(qū),可在0～0.5Qe 范圍內(nèi)試算,劃分間隔不宜過(guò)大。

     假定平衡裝置回水管與泵的入口相通,按上述方法計(jì)算, 100D45×4型泵和100D45×8型泵的計(jì)算結(jié)果列于表1。

      對(duì)于最常見(jiàn)的單泵單管系統(tǒng),只要閘門不長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉運(yùn)行,一般不會(huì)因流量過(guò)小而產(chǎn)生汽蝕。但當(dāng)多泵單管運(yùn)行時(shí),尤其是當(dāng)揚(yáng)程不同的兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行或一臺(tái)泵工頻運(yùn)行,另一臺(tái)泵減速并聯(lián)時(shí),揚(yáng)程低的泵(或減速運(yùn)行的泵)可能因流量過(guò)小而產(chǎn)生汽蝕。這時(shí),就要校驗(yàn)低揚(yáng)程泵(或減速運(yùn)行的泵)的溫升是否超過(guò)允許溫升 。

避免流量過(guò)小產(chǎn)生汽蝕的措施

     因流量過(guò)小而產(chǎn)生汽蝕的現(xiàn)象主要出現(xiàn)在多泵單管系統(tǒng)中。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生,可采用如下調(diào)節(jié)施:

      (1) 在保證完成排水任務(wù)的前提下,對(duì)高揚(yáng)程的A泵采用降速、減級(jí)或切削葉片外徑的方法,使其與低揚(yáng)程B泵的性能接近,B泵流量增加,相應(yīng)的溫升減小;同時(shí),A泵流量減少,允許吸上真空度增加,既避免了電機(jī)過(guò)載,也防止了因流量過(guò)大而產(chǎn)生汽蝕。

     (2) 降低管路阻力,使管路特性曲線變緩。避免低揚(yáng)程泵因流量過(guò)小而發(fā)生汽蝕。

    (3) 在小揚(yáng)程泵的進(jìn)出口之間裝一回流管。當(dāng)流量過(guò)小時(shí),開(kāi)啟回流閘門,以增加泵的流量。但其經(jīng)濟(jì)性則變差。

    (4) 減少并聯(lián)水泵,增大每臺(tái)泵的流量。

結(jié)語(yǔ)

     (1) 離心式水泵在工作時(shí),不僅會(huì)因流量過(guò)大,允許的汽蝕余量增加而產(chǎn)生汽蝕;同時(shí)也會(huì)因流量過(guò)小,泵內(nèi)溫升過(guò)大,使介質(zhì)過(guò)早汽化而導(dǎo)致汽蝕。

    (2) 流量越小,揚(yáng)程越高,效率越低,泵內(nèi)溫升越大,最小無(wú)汽蝕流量也越大;平衡裝置回水引起的溫升比泵內(nèi)阻引起的溫升高。

    (3) 在實(shí)際工作中,可參考本文提出的四種方法避免因流量過(guò)小而發(fā)生汽蝕。