离心水泵最小无汽蚀流量的确定

       为了保证离心式水泵不发生汽蚀,泵的流量必须大于汽蚀点所对应的临界流量Qc,还必须控制泵内介质的温升。流量愈小,泵内温升愈高,泵愈易发生汽蚀。确定最小无气蚀流量,对于确保水泵的安全工作具有重要意义。

泵内介质的温升

     (1)摩擦引起的温升泵在工作时,克服各种阻力而耗能,损耗功率△P为:

式中:Q—泵的流量,m3/s;

H—泵的扬程,m;

η—泵的效率;

ρ—介质的密度,kg/m3。

      忽略泵体的热辐射,这部分功率将全部转变为热量,使介质的温度升高,温升△T1 为:

       式中: C—介质的比热容,kJ/(kg·℃);清水C=4.18kJ/(kg·℃)。

     (2)平衡装置回水引起的温升多级泵平衡盘与平衡座之间节流损失引起的介质温升△T2 为:

  　 若平衡装置的回水管与泵的入口相通,忽略回水管的热辐射,则泵入口的介质温升△T2 ,泵内介质的总温升△T= △T1+△T2,应小于许用温升[△T]。

      由文献知,常温清水泵的[△T] ≤15℃～20℃,锅炉给水泵的[△T] ≤8℃～10℃,液态烃泵的[ △T] ≤1 ℃,塑料泵的[△T] ≤10 ℃。

最小无汽蚀流量

      由以上分析可知,泵不发生汽蚀的最小理论流量Qmin为:

式中: P′—对应的轴功率,kW;

H′—对应的扬程,m。

试算确定Qmin的具体步骤如下:

     (1) 在额定流量Qe 范围内,划分若干个工况点Qi;

     (2) 从泵的特性曲线读出对应的Hi、ηi值;

    (3) 将Hi、ηi值代入式(2)和(3),算出对应的△T1和△T2,找出使△T< [△T]且最接近[△T]的工况。此工况对应的流量即为最小无汽蚀流量。汽蚀一定发生在小流量区,可在0～0.5Qe 范围内试算,划分间隔不宜过大。

     假定平衡装置回水管与泵的入口相通,按上述方法计算, 100D45×4型泵和100D45×8型泵的计算结果列于表1。

      对于最常见的单泵单管系统,只要闸门不长时间关闭运行,一般不会因流量过小而产生汽蚀。但当多泵单管运行时,尤其是当扬程不同的两台泵并联运行或一台泵工频运行,另一台泵减速并联时,扬程低的泵(或减速运行的泵)可能因流量过小而产生汽蚀。这时,就要校验低扬程泵(或减速运行的泵)的温升是否超过允许温升 。

避免流量过小产生汽蚀的措施

     因流量过小而产生汽蚀的现象主要出现在多泵单管系统中。为避免这种现象的发生,可采用如下调节施:

      (1) 在保证完成排水任务的前提下,对高扬程的A泵采用降速、减级或切削叶片外径的方法,使其与低扬程B泵的性能接近,B泵流量增加,相应的温升减小;同时,A泵流量减少,允许吸上真空度增加,既避免了电机过载,也防止了因流量过大而产生汽蚀。

     (2) 降低管路阻力,使管路特性曲线变缓。避免低扬程泵因流量过小而发生汽蚀。

    (3) 在小扬程泵的进出口之间装一回流管。当流量过小时,开启回流闸门,以增加泵的流量。但其经济性则变差。

    (4) 减少并联水泵,增大每台泵的流量。

结语

     (1) 离心式水泵在工作时,不仅会因流量过大,允许的汽蚀余量增加而产生汽蚀;同时也会因流量过小,泵内温升过大,使介质过早汽化而导致汽蚀。

    (2) 流量越小,扬程越高,效率越低,泵内温升越大,最小无汽蚀流量也越大;平衡装置回水引起的温升比泵内阻引起的温升高。

    (3) 在实际工作中,可参考本文提出的四种方法避免因流量过小而发生汽蚀。