為了保證離心式水泵不發生汽蝕,泵的流量必須大于汽蝕點所對應的臨界流量Qc,還必須控制泵內介質的溫升。流量愈小,泵內溫升愈高,泵愈易發生汽蝕。確定最小無氣蝕流量,對于確保水泵的安全工作具有重要意義。

泵內介質的溫升

     (1)摩擦引起的溫升泵在工作時,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—泵的揚程,m;

η—泵的效率;

ρ—介質的密度,kg/m3。

      忽略泵體的熱輻射,這部分功率將全部轉變為熱量,使介質的溫度升高,溫升△T1 為:

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

     (2)平衡裝置回水引起的溫升多級泵平衡盤與平衡座之間節流損失引起的介質溫升△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,則泵入口的介質溫升△T2 ,泵內介質的總溫升△T= △T1+△T2,應小于許用溫升[△T]。

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

最小無汽蝕流量

      由以上分析可知,泵不發生汽蝕的最小理論流量Qmin為:

式中: P′—對應的軸功率,kW;

H′—對應的揚程,m。

試算確定Qmin的具體步驟如下:

     (1) 在額定流量Qe 范圍內,劃分若干個工況點Qi;

     (2) 從泵的特性曲線讀出對應的Hi、ηi值;

    (3) 將Hi、ηi值代入式(2)和(3),算出對應的△T1和△T2,找出使△T< [△T]且最接近[△T]的工況。此工況對應的流量即為最小無汽蝕流量。汽蝕一定發生在小流量區,可在0～0.5Qe 范圍內試算,劃分間隔不宜過大。

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

      對于最常見的單泵單管系統,只要閘門不長時間關閉運行,一般不會因流量過小而產生汽蝕。但當多泵單管運行時,尤其是當揚程不同的兩臺泵并聯運行或一臺泵工頻運行,另一臺泵減速并聯時,揚程低的泵(或減速運行的泵)可能因流量過小而產生汽蝕。這時,就要校驗低揚程泵(或減速運行的泵)的溫升是否超過允許溫升 。

避免流量過小產生汽蝕的措施

     因流量過小而產生汽蝕的現象主要出現在多泵單管系統中。為避免這種現象的發生,可采用如下調節施:

      (1) 在保證完成排水任務的前提下,對高揚程的A泵采用降速、減級或切削葉片外徑的方法,使其與低揚程B泵的性能接近,B泵流量增加,相應的溫升減小;同時,A泵流量減少,允許吸上真空度增加,既避免了電機過載,也防止了因流量過大而產生汽蝕。

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

    (3) 在小揚程泵的進出口之間裝一回流管。當流量過小時,開啟回流閘門,以增加泵的流量。但其經濟性則變差。

    (4) 減少并聯水泵,增大每臺泵的流量。

結語

     (1) 離心式水泵在工作時,不僅會因流量過大,允許的汽蝕余量增加而產生汽蝕;同時也會因流量過小,泵內溫升過大,使介質過早汽化而導致汽蝕。

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

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