哪些原因會(huì)導(dǎo)致離心泵的氣蝕？
點(diǎn)擊次數(shù)：843 更新時(shí)間：2021-09-15
離心泵是在一個(gè)蝸殼形的泵殼內(nèi)，安裝了一個(gè)可以快速旋轉(zhuǎn)的葉輪，通常離心泵都具有若干個(gè)后彎葉片的葉輪緊固于泵軸上，并隨泵軸由電機(jī)驅(qū)動(dòng)作高速旋轉(zhuǎn)，泵殼上有兩個(gè)接口，通向葉輪中心的是進(jìn)口，與吸人管路相接；在泵殼的切線(xiàn)方同的為出口，與排出管路相連接。
導(dǎo)致離心泵氣蝕的主要原因：
1、流體物理特性方面的影響
流體物理特性對(duì)離心泵氣蝕的影響主要包括：所輸送流體的純凈度、pH值和電解質(zhì)濃度、溶解氣體量、溫度、運(yùn)動(dòng)黏度、汽化壓力及熱力學(xué)性質(zhì)。
(1)純凈度(所含固體顆粒物濃度)的影響 流體中所含固體雜質(zhì)越多，將導(dǎo)致氣蝕核子的數(shù)量增多。從而加速氣蝕的發(fā)生與發(fā)展。
(2)pH值和電解質(zhì)濃度的影響 輸送極性介質(zhì)的離心泵(如一般的水泵)與輸送非極性介質(zhì)的離心泵(輸送苯、烷烴等有機(jī)物的泵)，其氣蝕機(jī)理是不同的。輸送極性介質(zhì)的離心泵的氣蝕損傷可能包括機(jī)械作用、化學(xué)腐蝕(與流體PH值有關(guān))、電化學(xué)腐蝕(與流體電解質(zhì)濃度有關(guān));而輸送非極性介質(zhì)的離心泵的氣蝕損傷可能只有機(jī)械作用。
(3)氣體溶解度的影響 國(guó)外研究表明流體內(nèi)溶解的氣體含量對(duì)氣蝕核子的產(chǎn)生與發(fā)展起到促進(jìn)作用。
(4)氣化壓力的影響 研究表明隨著氣化壓力的增高，氣蝕損傷先升高后降低。因?yàn)殡S著氣化壓力的升高，流體內(nèi)形成的不穩(wěn)定氣泡核的數(shù)量也不斷升高，從而引起氣泡破裂數(shù)量的增多，沖擊波強(qiáng)度增大，氣蝕率上升。但如果氣化壓力繼續(xù)增大，使氣泡數(shù)增加到一定限度，氣泡群形成一種“層間隔”的作用，阻止了沖擊波行進(jìn)，削弱其強(qiáng)度，氣蝕的破壞程度反而會(huì)逐漸降低。
(5)溫度的影響 在流體中溫度的改變將導(dǎo)致氣化壓力、氣體溶解度、表面張力等其他影響氣蝕的物理性質(zhì)出現(xiàn)較大改變。由此可見(jiàn)，溫度對(duì)氣蝕的影響機(jī)制較為復(fù)雜，需結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行判斷。
(6)表面張力的影響 當(dāng)其他因素保持不變，降低流體表面張力可以減少氣蝕損傷。因?yàn)殡S著流體表面張力的減小，氣泡潰滅所產(chǎn)生沖擊波的強(qiáng)度減弱，氣蝕速率降低。
(7)液體黏度的影響 流體黏度越大，流速越低，達(dá)到高壓區(qū)的氣泡數(shù)越少，氣泡破滅所產(chǎn)生沖擊波的強(qiáng)度就減小。同時(shí)，流體黏度越大，對(duì)沖擊波削弱也越大。因此，流體的黏度越低，氣蝕損傷越嚴(yán)重。
(8)液體的可壓縮性和密度的影響 隨著流體密度的增加，可壓縮性降低，氣蝕損失增加。
2、過(guò)流部件材質(zhì)特性方面的影響
由于泵的氣蝕損傷主要體現(xiàn)為對(duì)過(guò)流部件材質(zhì)的損壞。因此，過(guò)流部件的材料性能也將在一定程度上對(duì)離心泵的氣蝕產(chǎn)生影響，采用抗氣蝕性能良好的材料制造過(guò)流部件是減少離心泵氣蝕影響的有效措施。
(1)材料的硬度 以AISI304材質(zhì)的葉輪為例，氣蝕會(huì)造成葉輪材料的加工硬化和相變誘發(fā)馬氏體鋼，這種變化將反過(guò)來(lái)阻止材料的進(jìn)一步氣蝕。而加工硬化和相變誘發(fā)馬氏體鋼的抗氣蝕性主要依賴(lài)于葉輪材質(zhì)的硬度。
(2)加工硬化與抗疲勞性能 材料加工硬化指數(shù)越高，抗疲勞性能越好，則材料抗氣蝕性能越好。
(3)晶體結(jié)構(gòu)的影響 在其他條件確定的情況下，抗氣蝕率是顯微結(jié)構(gòu)的函數(shù)。在立方晶系中，由于體心立方晶格的金屬具有較高的應(yīng)變速率敏感性，當(dāng)應(yīng)變速率上升時(shí)，會(huì)引起快速的穿晶脆性斷裂和解理斷裂，并導(dǎo)致點(diǎn)蝕形成，從而產(chǎn)生較大的磨蝕率。對(duì)于密排六方晶格的金屬，當(dāng)接近于理想的軸比且處于氣蝕環(huán)境時(shí)，六個(gè)滑移系全部開(kāi)動(dòng)，迅速轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定態(tài)FCC，吸收氣蝕應(yīng)力所做的功，使磨蝕率下降。對(duì)于面心立方晶格的金屬，滑移系較多，在高應(yīng)力作用下，將發(fā)生塑性流變。因此，孕育期長(zhǎng)，磨蝕率降低?？傊?，在氣蝕過(guò)程中，發(fā)生由BCC向HCP或FCC向HCP轉(zhuǎn)變，都將提高抗氣蝕性。
(4) 晶粒大小的影響 葉輪所使用金屬材料的晶粒尺寸越小，抗氣蝕性能越好。因?yàn)榻饘俚木Я３叽缭叫。?xì)晶使晶界增多，位錯(cuò)滑移受阻，裂紋在擴(kuò)展中受阻力增大，延長(zhǎng)了磨蝕壽命。
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