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多級(jí)泵運(yùn)行中的氣蝕是常見故障,若不及時(shí)處理,會(huì)導(dǎo)致葉輪、泵殼等部件嚴(yán)重磨損(表面出現(xiàn)蜂窩狀凹坑),甚至引發(fā)振動(dòng)、噪音加劇、效率驟降等問題。處理氣蝕需先準(zhǔn)確識(shí)別,再針對(duì)性采取即時(shí)緩解和長(zhǎng)期預(yù)防措施,具體如下:
一、氣蝕的識(shí)別(先判斷是否為氣蝕)
氣蝕發(fā)生時(shí)會(huì)伴隨典型特征,可通過以下現(xiàn)象初步判斷:
感官表現(xiàn):泵體發(fā)出 “噼啪” 或 “刺耳” 的異響,振動(dòng)明顯增大(振幅超過 0.08mm),用手觸摸泵殼有高頻振動(dòng)感;
參數(shù)異常:出口壓力波動(dòng)劇烈(偏離設(shè)計(jì)值 10% 以上),流量不穩(wěn)定,電機(jī)電流忽高忽低;
部件損傷:停機(jī)后檢查葉輪,表面出現(xiàn)密集的小凹坑(蜂窩狀)、葉片邊緣剝落,嚴(yán)重時(shí)葉輪穿孔或斷裂。
二、即時(shí)處理措施(快速緩解氣蝕,避免部件進(jìn)一步損傷)
若判斷為氣蝕,需立即采取以下措施,防止故障擴(kuò)大:
1. 調(diào)整運(yùn)行參數(shù),降低氣蝕風(fēng)險(xiǎn)
降低出口流量:通過關(guān)小出口閥(緩慢操作,避免壓力驟升),減少泵的實(shí)際流量。因?yàn)榱髁吭酱螅~輪進(jìn)口處流速越高,壓力越低(根據(jù)伯努利方程),越容易低于介質(zhì)飽和蒸汽壓,降低流量可提高進(jìn)口壓力,減少氣泡產(chǎn)生。
注意:流量調(diào)整后需確保不低于泵額定流量的 30%(避免長(zhǎng)期低流量導(dǎo)致效率過低)。
降低介質(zhì)溫度:若輸送介質(zhì)溫度過高(如熱水、高溫溶液),其飽和蒸汽壓會(huì)升高,更易在葉輪進(jìn)口處汽化??赏ㄟ^增加冷卻裝置(如換熱器)降低介質(zhì)溫度,或臨時(shí)切換至低溫介質(zhì)(如適用),直至溫度恢復(fù)至設(shè)計(jì)范圍(通?!?0℃,具體看泵的材質(zhì)耐溫等級(jí))。
2. 檢查進(jìn)口系統(tǒng),消除低壓或漏氣點(diǎn)
排查進(jìn)口管路漏氣:氣蝕可能是進(jìn)口管吸入空氣(導(dǎo)致局部壓力驟降),需檢查:
進(jìn)口法蘭、墊片是否破損(用肥皂水涂抹接口,觀察是否冒泡);
吸入罐(如水箱、除氧器)液位是否過低(低于最低液位線時(shí),需立即補(bǔ)水至正常液位);
進(jìn)口閥門是否全開(部分關(guān)閉會(huì)增加管路阻力,導(dǎo)致進(jìn)口壓力下降,需確認(rèn)閥芯完全打開)。
清理進(jìn)口過濾器:若進(jìn)口過濾器堵塞(如雜質(zhì)、沉淀物堆積),會(huì)導(dǎo)致進(jìn)口管路阻力增大,進(jìn)口壓力降低。需關(guān)閉進(jìn)口閥(先停泵,避免吸空),拆卸過濾器濾芯,用清水或壓縮空氣清洗(堵塞嚴(yán)重時(shí)直接更換濾芯),恢復(fù)流通面積。
3. 臨時(shí)提高進(jìn)口壓力
若進(jìn)口壓力長(zhǎng)期偏低(如低于設(shè)計(jì)值 0.05MPa),可通過以下方式臨時(shí)升壓:
對(duì)吸入罐加壓(如除氧器增加蒸汽供應(yīng)量,提高罐內(nèi)壓力);
在進(jìn)口管路上加裝臨時(shí)增壓泵(前置泵),提高進(jìn)入多級(jí)泵的介質(zhì)壓力(需確保增壓泵流量與主泵匹配)。
三、長(zhǎng)期預(yù)防措施(從根源解決氣蝕隱患)
即時(shí)處理僅能緩解癥狀,需通過系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期防氣蝕:
1. 優(yōu)化進(jìn)口管路設(shè)計(jì),降低阻力損失
氣蝕的核心原因是 “葉輪進(jìn)口處壓力≤介質(zhì)飽和蒸汽壓”,而進(jìn)口管路的阻力損失是導(dǎo)致壓力下降的關(guān)鍵。需從設(shè)計(jì)和安裝上改進(jìn):
縮短進(jìn)口管路長(zhǎng)度:減少不必要的彎頭、閥門(每增加一個(gè) 90° 彎頭,阻力損失約增加 0.5m 水柱),優(yōu)先采用直管段;
增大進(jìn)口管徑:進(jìn)口管直徑應(yīng)≥泵進(jìn)口口徑(推薦比泵口徑大 1-2 個(gè)規(guī)格,如泵進(jìn)口 DN100,管路用 DN125),降低管內(nèi)流速(控制在 1-1.5m/s,流速過高會(huì)增加阻力);
避免進(jìn)口管 “上凸下凹”:管路最高點(diǎn)易積存空氣,需在最高點(diǎn)加裝排氣閥(定期手動(dòng)放氣);低位處需設(shè)排污閥,防止沉淀物堆積。
2. 確保氣蝕余量匹配(關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù))
泵的抗氣蝕能力由 “必需氣蝕余量(NPSHr)” 衡量,而系統(tǒng)提供的抗氣蝕能力由 “裝置氣蝕余量(NPSHa)” 表示,需滿足:
NPSHa ≥ NPSHr + 0.5-1m(安全余量)
計(jì)算 NPSHa:NPSHa = 吸入罐壓力(絕對(duì)壓力) - 介質(zhì)飽和蒸汽壓(絕對(duì)壓力) - 進(jìn)口管路總阻力損失(均換算為米水柱)。若 NPSHa 不足,需通過以下方式提高:
提高吸入罐液位(每升高 1m,NPSHa 可增加約 0.1MPa 對(duì)應(yīng)的液柱高度);
降低介質(zhì)溫度(溫度降低,飽和蒸汽壓下降,NPSHa 增大);
減少進(jìn)口管路阻力(如更換大管徑、清理過濾器)。
選型優(yōu)化:若現(xiàn)有泵的 NPSHr 過高(與系統(tǒng) NPSHa 不匹配),需更換為低 NPSHr 的泵型(如采用雙吸葉輪、誘導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)的多級(jí)泵,抗氣蝕能力更強(qiáng))。
3. 加強(qiáng)過流部件維護(hù)與改造
定期檢查更換易損件:葉輪、密封環(huán)磨損后,會(huì)破壞流道形狀,導(dǎo)致進(jìn)口壓力下降,加劇氣蝕。需按周期(通常運(yùn)行 3000-5000 小時(shí))檢查:
葉輪進(jìn)口邊緣是否有磨損、剝落,若有則修復(fù)或更換(材質(zhì)優(yōu)先選耐磨鑄鐵如 HT300,或不銹鋼 304/316);
密封環(huán)與葉輪的間隙(正常為 0.1-0.3mm),超過 0.5mm 時(shí)需更換密封環(huán),減少介質(zhì)回流導(dǎo)致的壓力損失。
葉輪抗氣蝕改造:對(duì)易發(fā)生氣蝕的泵,可在葉輪表面堆焊耐磨合金(如 Cr13)或噴涂陶瓷涂層,提高表面硬度(硬度≥HRC50),減少氣蝕磨損;也可將葉輪進(jìn)口直徑適當(dāng)加大(需通過水力計(jì)算,避免影響效率),降低進(jìn)口流速。
4. 針對(duì)特殊介質(zhì)的專項(xiàng)措施
易汽化介質(zhì)(如汽油、低溫液體):需采用密封式進(jìn)口系統(tǒng)(避免空氣混入),并將泵安裝在低于吸入罐的位置(利用位差提高進(jìn)口壓力,即 “倒灌高度”,通常≥1.5m);
含氣介質(zhì)(如溶氣水、化工混合氣):在進(jìn)口管前加裝脫氣裝置(如氣液分離器),分離介質(zhì)中的游離氣體(分離效率需≥95%),減少進(jìn)入泵內(nèi)的氣體量。
總結(jié)
處理多級(jí)泵氣蝕的核心邏輯是:通過提高葉輪進(jìn)口壓力、降低介質(zhì)飽和蒸汽壓、減少進(jìn)口阻力,確保泵內(nèi)壓力始終高于介質(zhì)汽化壓力。即時(shí)處理以調(diào)整參數(shù)和排查管路為主,長(zhǎng)期預(yù)防需結(jié)合設(shè)計(jì)優(yōu)化、定期維護(hù)和部件改造,從根源上降低氣蝕風(fēng)險(xiǎn)。若氣蝕反復(fù)出現(xiàn)且無法通過常規(guī)措施解決,需重新核算泵的選型(重點(diǎn)檢查 NPSH 匹配性),必要時(shí)更換更適合的泵型。
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