离心泵汽蚀产生原因及防止措施浅析1

离心泵汽蚀产生原因及防止措施浅析

前言：离心泵在化工生产装置中有着广泛的应用, 对化工生产装置的正常运行起着至关重要的作用,给生产装置提供了足够的动力。但是,在离心泵的使用和维护中,有很多问题需要引起我们的注意,其中尤为突出的是离心泵的汽蚀问题。有效地防止离心泵的汽蚀,不仅能够使装置运行得更稳定,而且能够延长离心泵的使用寿命。

1离心泵的工作原理和离心泵的汽蚀 1.1离心泵的工作原理

离心泵依靠旋转叶轮对液体的作用,将原动机的机械能传递给液体,对液体作功.由于离心力的作用,液体在从叶轮进口流向叶轮出口的过程中,其速度和压力都能得到增加.被中轮排出的液体经过压出室大部份速度能转换成压力能,然后沿排出管路输送出去.这时,叶轮进口处则因液体的排出而形成低压和真空.泵的入口容器(塔或罐等)中的液体在液面压力的作用下,即被压入叶轮的进口,于是,旋转的叶轮就连续不断的吸入和排出液体。

1.2 离心泵的汽蚀

离心泵在运转时, 吸入管道中液体的压力从水池液面到叶轮入口逐渐降低, 在过流部件的局部区域, 当液体的绝对压力降低到等于或低于当时温度下液体的饱和蒸汽压力时,液体便在该处开始汽化, 产生蒸汽、形成气泡。这些气体随液体向前流动, 至某高压处时, 气泡周围的高压液体致使气泡急骤地缩小以至破裂( 凝结) 。在气泡凝结的同时, 液体质点将以高速填充空穴, 发生互相撞击而形成水击。这种现象发生在固体壁面上将使过流部件受到腐蚀破坏。这种产生气泡和气泡破裂使过流部件遭到破坏的过程就是汽蚀。在我装置气蚀现象发生在多台机泵上，如锅炉给水泵P2401、P2402、P2403；顶循泵P2204/1、2；P304/1、2；通过上述机泵的解体检查，受冲刷部位主要为叶轮、隔板。 2 理论和计算

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p2p2pdpSp1pdp1pS倒灌装置吸上装置2.1 装置汽蚀余量和必需汽蚀余量 2.1.1 装置汽蚀余量NPSHa 是由泵装置系统(以液体在额定流量和正常输送温度下为准) 确定的汽蚀余量,也称为有效汽蚀余量或可用汽蚀余量(以米液柱计), 其大小由吸液管道系统的参数和管道中介质流量所决定,与泵的结构无关。

2.1.2 必需汽蚀余量NPSHr 是由泵厂根据试验(通常用20℃的清水在额定流量下测定)确定的汽蚀余量(以米液柱计), 由泵的结构决定。 2.2 基准面定位原则

比较装置汽蚀余量NPSHa 和必需

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汽蚀余量NPSHr 时,必须注意基准面应该一致。基准面按以下两种原则取定位置:

2.2.1 ISO 标准、GB 标准规定:基准面为通过叶轮叶片进口边的外端所描绘的圆中心的水平面。

2.2.2 API 标准规定:对卧式泵, 其基准面

是泵轴中心线;对立式管道泵, 其基准面式

泵吸入口中心线;对其他立式泵,其基准面是基础的顶面。

2.3 装置汽蚀余量和安装高度的计算

装置汽蚀余量(有效汽蚀余量,可

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用汽蚀余量、有效净正吸头)NPSHa（m） 对吸上装置：

p1gpvgg--重力加速度,9.81m/s2 pv--液体在该温度下的汽化压力,Pa

NPSHaPSp1gHv1h (1)Hv1h (2)为确保不发生汽蚀,离心泵的NPSHa 必需有一个安全裕量S, 一般的离心泵,S=0.6~1.0m; 对一些特殊用途的离心泵(如锅炉给水(循环)泵、

对倒灌装置：

NPSHaPSp1gp1gHv1hpvg (3)卧式冷凝器热冷凝液泵、减压塔釜液泵、吸收塔釜液泵、送液温度在15.5~205℃之间CO2 汽提塔等),S取2.1m, 当满足NPSHa-NPSHr≥S时,不

Hv1h (4)所以安装高度h（m）

hp1gHv1pvgNPSHa 5会发生汽蚀。

例如,在某公司商丘项目中有一塔釜液泵,输送介质为脂肪酸甲酯, 输送温度为186℃, 泵厂家要求必需汽蚀余量NPSHr 为4.5m, 则装置汽蚀余量NPSHa 不小于4.5m+2.1m=6.7m 。设计中考虑将塔安装在二楼楼面以上, 楼层高度为6.5m, 塔釜液高度为1.5m, 则装置汽蚀余量NPSHa 为7.6m, 满足NPSHa-NPSHr≥S,不会发生汽蚀。 3 防止产生汽蚀的方法

如果h为正值表示吸上，h为负值表示倒灌。 各符号含义：

p1 --吸入液面压力（绝压），Pa p2—排出液面压力（绝压），Pa ps—泵吸入口压力（绝压），Pa pd--泵排出口压力(绝压),Pa Hv1--吸入管道阻力损失,Pa D--排出几何高度,m ρ--液体密度,kg/m3

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离心泵工作时如果产生汽蚀, 将对泵产生严重的损害, 因此必须保证NPSHa-NPSHr≥S。当NPSHa 不能满足此要求时, 减小离心泵必要的NPSHr 是泵设计和制作方面的问题, 而作为设计方和用户,可以采取以下几个办法来提高NPSHa 值以满足要求。 (1) 降低泵的安装高度(提高吸液面位置或降低泵的安装位置), 必要时采用倒灌方式。这种方法虽然增加了一定的安装费用,但操作方便实用,是推荐使用的方法之一。

（4）从操作方面考虑，则应平稳操作，保证离心泵的流量和出口压力平稳，对于油泵，则还应该防止油品中带轻组分，因为轻组分在热油温度下更易汽化，造成泵的汽蚀。对于轻质油品，则应防止带水，这也会造成泵的汽蚀。 （5）从选型上来说，则应该根据具体情况选用合适的机泵，这是预防机泵汽蚀的前提。

（5）选用具有抗汽蚀性能的机泵，如螺旋离心泵。由于螺旋离心泵叶轮结构的特殊性, 它具有抗汽蚀性。

例如,在某公司某项目的设计中,有一套热水系统(操作温度95℃), 在

(2) 减小吸入管道的阻力,如加大管

原设计中, 热水储槽出口与泵进口在

径,减少管道附件、底阀、弯管、闸阀

同一高度上, 不能满足泵的必需汽蚀

等。此方法通过改进吸入条件来达到

余量NPSHr(泵厂家提供的数据为

提高NPSHa 值的目的,也是比较方便

0.6m),通过计算,将热水储槽抬高到

实用。

2m 后,提高了装置汽蚀余量NPSHa,

(3) 另外还可以通过增加升压泵、增

从而满足了NPSHa-NPSHr≥S。

加储槽气相压力、降低输送介质温度、

采用双吸泵等方法来达到目的,但实

4 结论

际操作起来都比较困难,且增加费用

综上所述,离心泵的安装过程中,

较大。

为了尽量避免气蚀现象的产生,应遵

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离心泵汽蚀产生原因及防止措施浅析

循几点原则:泵的安装高度必须低于泵的允许吸上高度;吸入管路应短而直,管件尽量少,吸入管的直径不应小于吸入口的直径;变径处不能有气体积存。总之,在离心泵的运转过程中,参考文献

[1] 苏元复.化学工程(第一册)[M]. 北京:化学工业出版社出版,1980. [2] 姜乃昌.水泵及水泵站[M]. 陈锦章

[3] 马伯文.催化裂化装置技术问答（第二版）

要注意有无不正常的噪音,观察压力表等是否正常, 同时还应定期检查轴承、轴封发热情况,并要注意润滑及轴封处是否有不正常的渗液情况。

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