化工儀器網
技術文章
離心式熱水循環泵汽蝕的解決辦法
閱讀：2839 發布時間：2010-3-26
在輪胎硫化過程中，內壓過熱水的穩定供給與循環是極其重要的。在其完整的閉路循環系統中，熱水循環泵如同人體的心臟一樣重要，不可須央出現故障。但是，實際的情況難免意外。僅汽蝕來說，不僅造成水泵的損傷，尤其能導致循環系統產生大的壓力波動，甚至頓時失壓，對初硫化期間的輪胎造成了致命傷。由此可見，認清汽蝕原因，采取有效防范或妥善解決措施是十分必要的。
1 汽蝕原因分析
1.1 定性分析
水泵吸入口處的水因汽化成汽泡，這些汽泡在水泵排出口之前被高壓擠碎（水的質點在葉輪流道上運動時，是不斷增大能量的，汽泡被擠碎的位置也是*的），由于汽泡的占空突然“消失”，引起了水質點的強烈沖擊，造成對泵葉輪的汽蝕破壞，同時使泵出水壓力波動，嚴重時產生失壓。
水泵吸入口處水的汽化條件是:其壓力突然低于該處水溫對應的飽和蒸汽壓力。一個正在穩定運行的供熱系統，壓力、水溫、流量穩定，在遇到下列情況（之一）時，就會使水泵入口處的水壓降低。
（1）供入除氧
器的蒸汽壓突然降低；
（2）供入除氧器的蒸汽溫度突然降低；
（3）大量地向除氧器中補充較低溫度的涼水；
（4）硫化車間用水量突然加大；
（5）泵出口以外直至循環回除氧器管網中管路阻力突然大幅度減小；
（6）泵出口以外直至循環回除氧器管網中突然有大量的泄漏。
一旦因上述情況使泵入口處壓力降至低于飽和蒸汽壓，就會產生汽蝕。
1.2 定量分析
附圖是除氧加熱系統簡圖。取除氧器內液面作基準高度，定義為“1-1”界面。水泵入口處為“2-2”界面。
（1）安裝高度計算
Hg=P0/ρg-P飽/ρg -Δh-Σhf（1-2） （1）
式中Hg——計算安裝高度，m；
P0——除氧器內汽壓，Pa；
P飽——熱水泵入口處，即“2-2”界面處水的飽和汽壓，Pa；
ρ——液體密度，kg/m3；
g——重力加速度，m/S2；
Δh——泵的汽蝕余量，m；
Σhf（1-2）——熱水自除氧器流至水泵入口處的阻力損失，m。
熱水自除氧器流至水泵入口處時，可以忽略水溫的變化，即認為P飽=P0，泵的汽蝕余量Δh，隨泵資料給出為3.9m水柱高。
輸入側管道阻力損失Σhf（1-2）估計為1.1m水柱高。
于是，由（1）式計算:
Hg′=-3.9-1.1=-5m水柱高
這是按20℃水計算結果，折成170℃水時:
Hg=ρ20gHg′/ρ170g=998.2×（-5）/897.3=-5.5m水柱高
就是說，熱水泵的安裝高度至少要比除氧器zui低運行液位低5.5m。
實際例子是低10m，安裝高差尚有4.5m的裕量（按170℃水計算所得）。
（2）除氧器內壓變化多少可發生汽蝕
己處于穩定運行狀態的除氧動力系統，除氧器內汽壓、水溫，水泵入口處的壓力和水溫都是相對穩定的。假定這時P0突然降低，則系統平衡便被破壞。但在P0降低的同時，水泵入口處的水溫是不會立即下降的，現有10m170℃水所形成的壓力是:
h′=10×897.3/998.2≈9m水柱高
用（1）式計算P0的下降量:
令[（P0-ΔP）-P飽]/ρg一Δh-Σhf（1-2）+h′=0
（P0-ΔP）-P飽=[-h′+ h+Σhf（1-2）]ρg=[-9+3.9+1.1]×998.2×9.8=-39129.44Pa
∵P0=ΔP -P飽= P飽-ΔP -P飽=-ΔP
∴ΔP=39129Pa
即，若水溫在170℃，即飽和蒸汽壓（表壓）為0.678MPa狀態下穩態運行，當汽壓突然降到表壓0.639MPa以下時，就有可能造成汽蝕。
（3）補水量達到多少可致汽蝕發生
管網中一旦發生較大泄漏，系統平衡破壞，除氧器水位就會快速下降，于是就需要快速大量地補入相對低溫的軟水。
設除氧器穩態運行存水量為:
25m3（容積）×0.7（占空率）=17.5m3
在某較短時間內，因水位突降，存水量減少了Vm3，于是補入低溫水Vm3。
在補入低溫水時，P0也會降低，蒸汽的流量會增大，攜入熱量速率會大于原先穩態運行時。為簡化推導，在此僅考慮冷熱水的熱交換對P0。
1 汽蝕原因分析
1.1 定性分析
水泵吸入口處的水因汽化成汽泡，這些汽泡在水泵排出口之前被高壓擠碎（水的質點在葉輪流道上運動時，是不斷增大能量的，汽泡被擠碎的位置也是*的），由于汽泡的占空突然“消失”，引起了水質點的強烈沖擊，造成對泵葉輪的汽蝕破壞，同時使泵出水壓力波動，嚴重時產生失壓。
水泵吸入口處水的汽化條件是:其壓力突然低于該處水溫對應的飽和蒸汽壓力。一個正在穩定運行的供熱系統，壓力、水溫、流量穩定，在遇到下列情況（之一）時，就會使水泵入口處的水壓降低。
（1）供入除氧
（2）供入除氧器的蒸汽溫度突然降低；
（3）大量地向除氧器中補充較低溫度的涼水；
（4）硫化車間用水量突然加大；
（5）泵出口以外直至循環回除氧器管網中管路阻力突然大幅度減小；
（6）泵出口以外直至循環回除氧器管網中突然有大量的泄漏。
一旦因上述情況使泵入口處壓力降至低于飽和蒸汽壓，就會產生汽蝕。
1.2 定量分析
附圖是除氧加熱系統簡圖。取除氧器內液面作基準高度，定義為“1-1”界面。水泵入口處為“2-2”界面。
（1）安裝高度計算
Hg=P0/ρg-P飽/ρg -Δh-Σhf（1-2） （1）
式中Hg——計算安裝高度，m；
P0——除氧器內汽壓，Pa；
P飽——熱水泵入口處，即“2-2”界面處水的飽和汽壓，Pa；
ρ——液體密度，kg/m3；
g——重力加速度，m/S2；
Δh——泵的汽蝕余量，m；
Σhf（1-2）——熱水自除氧器流至水泵入口處的阻力損失，m。
熱水自除氧器流至水泵入口處時，可以忽略水溫的變化，即認為P飽=P0，泵的汽蝕余量Δh，隨泵資料給出為3.9m水柱高。
輸入側管道阻力損失Σhf（1-2）估計為1.1m水柱高。
于是，由（1）式計算:
Hg′=-3.9-1.1=-5m水柱高
這是按20℃水計算結果，折成170℃水時:
Hg=ρ20gHg′/ρ170g=998.2×（-5）/897.3=-5.5m水柱高
就是說，熱水泵的安裝高度至少要比除氧器zui低運行液位低5.5m。
實際例子是低10m，安裝高差尚有4.5m的裕量（按170℃水計算所得）。
（2）除氧器內壓變化多少可發生汽蝕
己處于穩定運行狀態的除氧動力系統，除氧器內汽壓、水溫，水泵入口處的壓力和水溫都是相對穩定的。假定這時P0突然降低，則系統平衡便被破壞。但在P0降低的同時，水泵入口處的水溫是不會立即下降的，現有10m170℃水所形成的壓力是:
h′=10×897.3/998.2≈9m水柱高
用（1）式計算P0的下降量:
令[（P0-ΔP）-P飽]/ρg一Δh-Σhf（1-2）+h′=0
（P0-ΔP）-P飽=[-h′+ h+Σhf（1-2）]ρg=[-9+3.9+1.1]×998.2×9.8=-39129.44Pa
∵P0=ΔP -P飽= P飽-ΔP -P飽=-ΔP
∴ΔP=39129Pa
即，若水溫在170℃，即飽和蒸汽壓（表壓）為0.678MPa狀態下穩態運行，當汽壓突然降到表壓0.639MPa以下時，就有可能造成汽蝕。
（3）補水量達到多少可致汽蝕發生
管網中一旦發生較大泄漏，系統平衡破壞，除氧器水位就會快速下降，于是就需要快速大量地補入相對低溫的軟水。
設除氧器穩態運行存水量為:
25m3（容積）×0.7（占空率）=17.5m3
在某較短時間內，因水位突降，存水量減少了Vm3，于是補入低溫水Vm3。
在補入低溫水時，P0也會降低，蒸汽的流量會增大，攜入熱量速率會大于原先穩態運行時。為簡化推導，在此僅考慮冷熱水的熱交換對P0。