類別：離心泵發(fā)布時間：2022.8.23
循環(huán)水泵葉輪為什么會被汽蝕，會有哪些有效的防范措施？
循環(huán)水泵是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的重要設(shè)備之一,該設(shè)備正常運行與否直接關(guān)系到新、老系統(tǒng)合成氨和尿素裝置的長周期運行。在循環(huán)水泵運行時,汽蝕現(xiàn)象是影響泵出口流量和揚程的重要危害因素。
由于循環(huán)水泵的葉輪、上下泵殼采用的都是鑄鐵材質(zhì),選擇什么方式修補腐蝕較輕葉輪及泵殼,提高抗汽蝕、磨蝕的能力,把好質(zhì)量關(guān),是保證循環(huán)水泵長期正常運行的關(guān)鍵。
汽蝕現(xiàn)象是水和汽變化的物理特性,離心水泵正常運轉(zhuǎn)時,液體壓力沿著泵入口到葉輪入口而下降,在葉輪葉片的入口附近,液體壓力最低。葉輪轉(zhuǎn)動時,高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對液體作功,使液體能量增加,壓力上升。
當(dāng)葉輪葉片入口附近的壓力小于該液體輸送溫度下的飽和蒸汽壓力時,液體開始汽化并產(chǎn)生汽泡,汽泡隨液流進入泵體內(nèi)的高壓區(qū)時破裂,周圍的液體迅速填充原汽泡的空穴,產(chǎn)生水力沖擊作用,這種汽泡的產(chǎn)生、發(fā)展和破裂現(xiàn)象就稱為汽蝕現(xiàn)象。
發(fā)生汽蝕時,過流部件受到剝蝕及腐蝕破壞,泵的性能突然下降,嚴(yán)重時產(chǎn)生600~25000Hz的噪音及機組振動,兩者相互激勵使泵產(chǎn)生強烈的汽蝕共振現(xiàn)象,導(dǎo)致設(shè)備損壞的重大事故。
葉輪出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象后,由于產(chǎn)生汽蝕的過程不穩(wěn)定,會引起水泵發(fā)生振動和噪音,同時由于汽蝕時有汽泡堵塞葉輪槽道,所以泵的流量、揚程均降低,效率下降。因此在正常運行時不希望水泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。
盡管循環(huán)水泵在制造、安裝和運行過程中采取了各種方法防止水泵汽蝕的發(fā)生,但在實際運行時,由于種種原因會使水泵的運行條件與設(shè)計工況之間出現(xiàn)偏離,不同程度的汽蝕仍會發(fā)生。目前循環(huán)水系統(tǒng)使用的循環(huán)水泵是臥式中開式雙吸泵,3#、4#、5#塔循環(huán)水泵吸入口型式都有不同的差異,如圖1所示。
正常運行期間,每個涼水塔的水池液位穩(wěn)定在高液位變化不大,3#塔泵入口處設(shè)有濾網(wǎng),進口阻力較大;4#塔的1101-J3/J4/J5三臺泵入口水面上可看見形成的小漩渦,有空氣進入泵吸入口;5#塔泵入口是一個直彎角,進口管道阻力也較大。盡管循環(huán)水泵在設(shè)計安裝時考慮了吸上真空高度等問題,但實際運行工況下泵吸入口阻力大、吸入空氣是造成葉輪汽蝕的主要原因之一。
每年在新老系統(tǒng)大修時打開循環(huán)水泵泵殼檢查葉輪,發(fā)現(xiàn)都有不同程度的汽蝕情況,如圖2所示。目前循環(huán)水泵軸端密封采用的是浸油石墨填料軟密封,引入少量循環(huán)水起隔離、冷卻及潤滑用,泵正常運行中允許極少量的密封水泄漏,不超過20~25滴/分鐘。循環(huán)水泵大修完運行一段時間后,就會有水從軸封處呈線狀漏出,在倒泵停運后,漏水量有明顯增大,這說明軸封處有漏氣現(xiàn)象。
因為采用傳統(tǒng)填料密封的循環(huán)水泵,填料對泵軸套的磨損明顯,隨著運行時間的延長,軸套與填料之間的徑向間隙不斷增大,如果不及時緊固填料,勢必造成其密封效果變差,空氣在大氣壓力作用下從泵軸進入葉輪進口低壓區(qū),并隨水流進入泵的高壓區(qū),沖擊葉輪造成過流部件剝蝕及腐蝕破壞,這是造成泵葉輪及泵殼汽蝕的另一重要原因。
一般情況下,消除離心泵汽蝕的措施有,提高水池水位、降低泵進口管路阻力損失、調(diào)整泵流量、采用抗汽蝕的材料、提高離心泵本身的抗汽蝕能力等。
由于工藝運行條件的限制,循環(huán)水水池液位基本控制在85%~90%之間,泵的流量和進口管路無法做大的調(diào)整,因此(公眾號:泵管家),對于目前狀況下的循環(huán)水泵,防止或減緩泵葉輪汽蝕的措施主要是在大修期間使用環(huán)氧樹脂+貝爾佐納涂料涂敷已發(fā)生汽蝕的區(qū)域,對于無法修補的腐蝕較重的葉輪采用更換葉輪的方法。
采取上述措施后,從2008、2009年兩次新、老系統(tǒng)的大修情況來看,循環(huán)水泵葉輪的汽蝕有了很大的改觀,葉輪腐蝕的面積大為減輕,基本上未出現(xiàn)腐蝕穿孔的現(xiàn)象,效果明顯。從運行情況看,機組運行穩(wěn)定。圖3、圖4是2009年大修中一臺循環(huán)水泵葉輪的進、出口端腐蝕情況照片,可以看出吸入口汽蝕情況較輕,出口端幾乎未被腐蝕。
從循環(huán)水泵在大修中對葉輪或泵殼汽蝕部位修補后的情況來看,泵的出口流量總體上比檢修前均有所提高,接近離心泵的設(shè)計值,其驅(qū)動電機的電流值也出現(xiàn)了下降(見表1),給工藝操作帶來了便利,循環(huán)水系統(tǒng)操作和控制更加穩(wěn)定。
循環(huán)水泵葉輪及泵殼發(fā)生汽蝕,是循環(huán)水系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的常見問題,輕微汽蝕的發(fā)生盡管對工藝運行沒有造成較大影響,但其危害還是不可忽視。造成離心泵的汽蝕現(xiàn)象,其影響因素是多方面的,各種因素導(dǎo)致汽蝕的機理也有所差異。
在每次大修時,認(rèn)真了解工藝運行狀況,對發(fā)生汽蝕的葉輪和泵殼進行分析和修補,特別是采用較先進的修補技術(shù),能提高離心泵的抗汽蝕能力,確保在長時間運行時流量和壓力穩(wěn)定。在整體更換新葉輪時,在保證工藝運行條件不變的前提下,選用那些抗汽蝕能力強的材料制作的葉輪,或采取適當(dāng)增大葉片進口寬度、削薄葉片進口厚度、改善葉片流道表面光滑度等等措施,從而達到提高葉輪抗汽蝕的能力,有效避免和減少循環(huán)水泵在運行過程中葉輪汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生,從而提高機組運行的可靠性。
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