循環水泵葉輪氣蝕機在凝汽器上應用原理分析
產-相關介紹:循環水泵是供水系--的主要設備之-,主要用來向凝汽器供給冷卻水,將汽輪機排出的乏汽冷卻凝結,由此來保持凝汽器內的真空度。當循環水泵發生故障時,將直接影響機組的真空度,降低機組出力。葉輪氣蝕是循環水泵的主要故障之-,長期在汽氣蝕下運行會引起水泵部件-降低及葉輪局部損壞,氣蝕嚴-時會引起泵體強烈振動,導致水流-斷,泵不能工作。盡管循環水泵在制造、安裝和運行過程-采取了各種方法防止水泵氣蝕的發生,但-際運行-,由于種種原因會使水泵的運行條件與設計工況發生偏離,不同程度的氣蝕仍偶有發生,給電力企業造成巨大經濟損失。如:-山橫門電廠#1、#2機組(125MW)2004年10月~12月就因氣蝕的氯根腐蝕的雙-作用下,4臺循環水泵連續發生葉片斷裂事故;河北某電廠#2號機組(350MW)在2003年10月大修期間發現2臺循環水泵葉輪的各葉片均在入口同-部位出現300mm×160mm、-約8mm程度不等的氣蝕區域[1];其他電廠對循環水泵的解體-修也發現過類似現象,即所有氣蝕情況均是從-間到外側逐漸變淺,氣蝕表面呈現蜂窩狀。因此,循環水泵葉輪氣蝕的診斷與防范日益為人們所-視。
泵運轉過程-,若其過流部分的局部區域,通-是葉輪葉片-稍后的某處,抽送液體的-對壓力下降到等于或-當時液溫下相應的汽化壓力時,就會因汽化產生汽泡。汽泡-主要是蒸汽,但由于水-溶解有-定量的氣體,所以汽泡-除了蒸汽以外,還夾帶有少量的氣體。這些汽泡隨著水流流到高壓區時,高壓液體使汽泡急劇縮小以至凝結成水,汽泡逐漸變形而破裂。在汽泡破裂時,細水滴以高速填充汽泡空穴,發生互相撞擊而形成強烈的水擊,可達到10~100MPa,使過流流道的材料受到腐蝕和破壞。可見,氣蝕過程包括汽泡形成、增長直到崩潰破裂以至造成材料侵蝕的過程。
氣蝕的形成過程及已有-修經驗表明,循環水泵葉輪的氣蝕主要集-在葉片及輪蓋輪盤的結合部位,氣蝕痕跡形狀各異,有的呈現斷續分布的坑狀,有的呈-集的蜂窩狀,而且-淺不-。氣蝕嚴-時會引起葉片穿孔,導致葉輪報廢而被迫-換。
水泵葉輪氣蝕會改變泵內水流狀態,造成流動阻力增加,導致泵的流量、揚程和-率降低。同時造成泵的流道材料發生侵蝕而破壞,并使泵產生噪-和振動,危及水泵正-運行。具體表現在以幾個方面:
1、產生噪聲和振動
泵發生氣蝕時,汽泡在高壓區連續發生-然破裂,微細射流的高速沖擊將形成噪聲,汽泡崩潰時的沖擊作用將使泵組產生振動。
氣蝕噪聲與氣蝕發展的程度有關,噪聲大時氣蝕對材料的破壞作用也大,可以利用噪聲的這種--,用以判斷氣蝕的嚴-程度。氣蝕引起的振動主要原因有二。-是汽泡破裂產生的高頻振動;二是當葉片-處沖角較大時,-邊后方會形成脫流,產生時生時滅的不穩定汽穴。氣蝕振動頻率若與泵組的自然頻率接近,就會引起共振,使泵的工況-化,甚至使整個系-受到破壞。
2、對流道的材料造成破壞
當汽泡周圍的液體壓力上升時,汽泡受到壓縮,使汽泡內的壓強升高。汽泡破碎時,形成微細射流(速度可達130m/s,壓強可達200MPa)。流道金屬表面在高頻高壓的微細射流作用下,材料表面晶體發生疲勞破壞,嚴-時呈現蜂窩狀的空洞。另外,微細射流造成的沖擊還會形成200℃以上的高溫,使流道金屬出現電解現象而產生強烈的化學腐蝕。泵內流道材料受破壞的位置除葉輪外,還有泵殼和導葉等處易于形成高速流的地方。
3、 造成泵的-能下降
氣蝕初生階-,對泵的外---明-影響。待氣蝕發展到-定程度,使流道的有-形狀因汽穴空間較大而形成“堵塞”時,由于葉輪和液體的能量交換受到干擾和破壞,泵的流量、揚程、-率、軸功率曲-開始下降,嚴-時會使液流-斷,泵不能工作。通-,低比轉數泵的-能下降比較急劇,高比轉數泵的-能下降則比較緩慢。
在泵系-k-通-用氣蝕余量(NPSH)表示泵氣蝕-能的-壞,氣蝕余量又分為裝置氣蝕余量(NPSHa)和泵氣蝕余量(NPSHr),它們是兩個-質不相同的參數。NPSHr由泵本身的--決定,是表示泵本身抗氣蝕-能的參數,它與裝置情況-關,只與泵-處的運動參數(v0,w0和wk等)有關;NPSHa由外界的吸入裝置--決定的,是表示吸入裝置氣蝕-能的參數。
大流量引起葉輪-速度的增加,會引起泵-至葉輪以及-管路-的壓力降增加。在液溫、吸入液面上的壓強和幾何安裝高度都保持不變的情況下,由于吸入管路-的流道損失與流量的平方成正比,所以NPSHr隨著流量的變化為-條下降的拋物-,而NPSHa-Q則呈拋物-上升。
泵氣蝕余量NPSHr是由泵自身的結-,如吸水室、葉輪-部分等的幾何形狀決定的,它的值越小,表示泵本身的抗氣蝕-能越-。至于在某-工況是否發生氣蝕,與裝置氣蝕余量NPSHa大小有關。NPSHa-Q曲-和NPSHr-Q相交時所相應的流量為QK稱為臨界流量,它標志著氣蝕的界限。對于給定的泵,流量小于QK時,即使泵的NPSHr很大,但泵-裝置提供足夠的NPSHa,即NPSHa>NPSHr,泵也不會氣蝕。當NPSHa=NPSHr,此時相應于pk=pv,泵開始發生氣蝕。當流量大于QK后,就會發生嚴-氣蝕,因為此時NPSHa<NPSHr,即,泵氣蝕余量所能提供的-過汽化壓頭的富余能量不足以補償或克服該泵-部分的壓頭降。
對幾何相似的兩臺泵,在相似工況下,兩臺泵的泵氣蝕余量之比等于葉輪-直徑D1的平方比和轉速n的平方比的乘積。對泵氣蝕余量隨轉速的平方成正比增長。即,轉速下降,泵氣蝕余量會成平方下降,泵的抗氣蝕-能大大提高。與比轉數ns類似,可-出相似泵的氣蝕相似準則——氣蝕比轉數,對幾何相似,工況相似的泵,C值等于-數,在-定流量和轉速下,C值越大,泵的抗氣蝕-能越-。根據泵的設計理論,設計氣蝕比轉速C值越大,泵的抗氣蝕-能越-,但同時提高C值往往會使泵的-率下降。