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哪些原因会导致离心泵的气蚀?
点击次数:789 更新时间:2021-09-15
  离心泵是在一个蜗壳形的泵壳内,安装了一个可以快速旋转的叶轮,通常离心泵都具有若干个后弯叶片的叶轮紧固于泵轴上,并随泵轴由电机驱动作高速旋转,泵壳上有两个接口,通向叶轮中心的是进口,与吸人管路相接;在泵壳的切线方同的为出口,与排出管路相连接。
 
  导致离心泵气蚀的主要原因:
 
  1、流体物理特性方面的影响
 
  流体物理特性对离心泵气蚀的影响主要包括:所输送流体的纯净度、pH值和电解质浓度、溶解气体量、温度、运动黏度、汽化压力及热力学性质。
 
  (1)纯净度(所含固体颗粒物浓度)的影响 流体中所含固体杂质越多,将导致气蚀核子的数量增多。从而加速气蚀的发生与发展。
 
  (2)pH值和电解质浓度的影响 输送极性介质的离心泵(如一般的水泵)与输送非极性介质的离心泵(输送苯、烷烃等有机物的泵),其气蚀机理是不同的。输送极性介质的离心泵的气蚀损伤可能包括机械作用、化学腐蚀(与流体PH值有关)、电化学腐蚀(与流体电解质浓度有关);而输送非极性介质的离心泵的气蚀损伤可能只有机械作用。
 
  (3)气体溶解度的影响 国外研究表明流体内溶解的气体含量对气蚀核子的产生与发展起到促进作用。
 
  (4)气化压力的影响 研究表明随着气化压力的增高,气蚀损伤先升高后降低。因为随着气化压力的升高,流体内形成的不稳定气泡核的数量也不断升高,从而引起气泡破裂数量的增多,冲击波强度增大,气蚀率上升。但如果气化压力继续增大,使气泡数增加到一定限度,气泡群形成一种“层间隔”的作用,阻止了冲击波行进,削弱其强度,气蚀的破坏程度反而会逐渐降低。
 
  (5)温度的影响 在流体中温度的改变将导致气化压力、气体溶解度、表面张力等其他影响气蚀的物理性质出现较大改变。由此可见,温度对气蚀的影响机制较为复杂,需结合实际情况进行判断。
 
  (6)表面张力的影响 当其他因素保持不变,降低流体表面张力可以减少气蚀损伤。因为随着流体表面张力的减小,气泡溃灭所产生冲击波的强度减弱,气蚀速率降低。
 
  (7)液体黏度的影响 流体黏度越大,流速越低,达到高压区的气泡数越少,气泡破灭所产生冲击波的强度就减小。同时,流体黏度越大,对冲击波削弱也越大。因此,流体的黏度越低,气蚀损伤越严重。
 
  (8)液体的可压缩性和密度的影响 随着流体密度的增加,可压缩性降低,气蚀损失增加。
 
  2、过流部件材质特性方面的影响
 
  由于泵的气蚀损伤主要体现为对过流部件材质的损坏。因此,过流部件的材料性能也将在一定程度上对离心泵的气蚀产生影响,采用抗气蚀性能良好的材料制造过流部件是减少离心泵气蚀影响的有效措施。
 
  (1)材料的硬度 以AISI304材质的叶轮为例,气蚀会造成叶轮材料的加工硬化和相变诱发马氏体钢,这种变化将反过来阻止材料的进一步气蚀。而加工硬化和相变诱发马氏体钢的抗气蚀性主要依赖于叶轮材质的硬度。
 
  (2)加工硬化与抗疲劳性能 材料加工硬化指数越高,抗疲劳性能越好,则材料抗气蚀性能越好。
 
  (3)晶体结构的影响 在其他条件确定的情况下,抗气蚀率是显微结构的函数。在立方晶系中,由于体心立方晶格的金属具有较高的应变速率敏感性,当应变速率上升时,会引起快速的穿晶脆性断裂和解理断裂,并导致点蚀形成,从而产生较大的磨蚀率。对于密排六方晶格的金属,当接近于理想的轴比且处于气蚀环境时,六个滑移系全部开动,迅速转变成稳定态FCC,吸收气蚀应力所做的功,使磨蚀率下降。对于面心立方晶格的金属,滑移系较多,在高应力作用下,将发生塑性流变。因此,孕育期长,磨蚀率降低。总之,在气蚀过程中,发生由BCC向HCP或FCC向HCP转变,都将提高抗气蚀性。
 
  (4) 晶粒大小的影响 叶轮所使用金属材料的晶粒尺寸越小,抗气蚀性能越好。因为金属的晶粒尺寸越小,细晶使晶界增多,位错滑移受阻,裂纹在扩展中受阻力增大,延长了磨蚀寿命。

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