离心泵的安装高度的确定

离心泵的安装高度化工原理第二章第二节离心泵陈文有2011.9（一）气蚀现象（1）气蚀概念离心泵是靠叶轮以一定的速度旋转而产生的离心力将液体介质输送出去的一种流体机械。液体在泵内流动时,由于叶片的形状和液流在其突然改变方向等流动特点,在叶轮入口产生低压区。若处于低压区的流体压力降低到对应液体温度的饱和蒸汽压，液体便开始汽化而产生气泡，如果压力继降低气泡及其区域会逐渐扩大，与此同时一部分原来可能溶解在液体中的某些活泼气体(如水中的氧等),也会由于压力降低而逸出重新成为气泡。当以上这些气泡随液流进入泵内高压区时,气泡受压又迅速凝聚成液体，体积骤然减小而产生局部真空（如果是水体积是1600/1的关系）。瞬间,气泡周围的液体迅速进入气泡凝聚产生的空穴,并伴有局部的高温高压液击现象，在冲击点处压力可以高达几百个大气压，而气泡不断产生破裂，频率很高，如果气泡破裂于流体当中，只有噪音，如果在叶轮表面上，冲击力就作用于叶轮上，加之流体可能产生的腐蚀作用，长期下去就会使叶轮出现斑痕和裂隙而过早损坏。流体中气泡的产生、扩大、溃灭的过程中伴随着复杂的物理化学现象，表现出噪声、振动，并伴有流量、扬程和效率的降低，致使离心泵的性能下降,同时过流部件也会遭到破损，甚至不能工作的现象统称为气蚀。离心泵的气蚀气蚀时叶轮内缘叶片abc气蚀对叶轮的破坏（2）气蚀的后果和影响当气泡不太多、汽蚀不严重时,它对泵的运行还不至于产生明显的影响。但是当气泡大量产生、气蚀持续发展时,就会产生严重的后果和危害。这主要表现在以下几个方面：①泵的性能突然下降。泵发生气蚀时,使流体介质连续性受到破坏，泵的扬程、流量、效率都会急剧下降,导致泵不能连续正常工作。②泵产生振动和噪音。气泡溃灭时,产生强烈的水击，因流体质点间相互冲击和对流道壁面的强烈冲击会产生宽频带的噪声,甚至能听到“劈劈啪啪”的爆炸声，并引起泵的振动,造成泵不能正常工作。③对过流部件的侵蚀。气蚀对材料的侵蚀是迅速而严重的，它可使流道部件（主要是叶轮）变成蜂窝状或海绵状,严重的表面被蚀透、穿透。④汽蚀也是水力机械向高流速发展的巨大障碍。因为液体流速愈高，会使压力变得愈低更易汽化发生汽蚀。（二）离心泵的安装高度装置的气蚀余量是离心泵入口处的静压头与动压头之和超过被输送液体在操作温度下的饱和蒸汽压头之值，用（NPSH）agpgugpaNPSHv2211avNPSHpgugPg2211p1—泵吸入口处的绝对压强，Pa；u1—泵吸入口处的液体流速，m/s;pv—输送液体工作温度下的饱和蒸汽压，Pa；ρ—输送的液体密度，kg/m3.装置的汽蚀余量决定于输送液体的液面高度或入口设计压力大小，入口管路流体阻力，包括管径大小，入口阀开度。越大越不易发生气蚀。泵的必需气蚀余量（NPSH）r为了使泵不气蚀，泵进口处必须具有超过输送温度下的液体汽化压力的压力能，使泵不发生气蚀所必须具有的富余量——叫必须气蚀余量。用（NPSH）r表示。一般由泵厂通过实验测定。必需气蚀余量（NPSH）r是泵的性能参数之一，必需气蚀余量由泵的结构转数决定，如叶片形状，叶轮流道宽度等决定，（NPSH）r值越小，则允许入口压强越低，说明泵的抗气蚀能力越强，而装置的气蚀余量（NPSH）a值越高，则泵避免气蚀的安全性就越大。（NPSH）a＝（NPSH）r泵开始气蚀（NPSH）a＞（NPSH）r泵无气蚀输送清水时要求:（NPSH）a≥（NPSH）r+0.3m（2-9）输送工艺流体时：（NPSH）a≥（1.1～1.3）（NPSH）r（2-10）对于重要装置及容易汽化的介质，安全系数取大值离心泵的允许吸上高度离心泵的允许吸上高度又称允许安装高度，是指泵的吸入口与吸入液槽液面间可允许达到的最大垂直距离，以Hg表示1021102fhgugppHg若贮槽上方与大气相通，则p0为大气压pa，上式表示为102112fahgugppHg100fvHaNPSHgpgpHg允许安装高度计算式mHHgg)1~5.0(实通常例题【2-2】（三）提高离心泵抗汽蚀性能的措施1、合理确定叶片进口边和前盖板形状叶片进口边向叶轮进口外延和减少前盖板与叶轮轴线夹角,即减少液流从轴向到径向的过渡程度,缩短了从泵入口到叶轮入口的距离,减少了液流从轴向到径向的转弯损失,它们都能减少压降系数,从而提高泵的抗气蚀性能。但这样会增加叶轮铸造的难度和增大叶轮轴向尺寸。2、合理增大叶片进口冲角Δβ通常推荐叶片进口冲角Δβ为3～15°,其结果可以增大叶片进口安放角,减少压降系数,从而既不影响泵的效率又可提高泵的抗气蚀能力。3、采用双吸式叶轮在泵流量一定的情况下,这样做可以使流经单侧叶轮的流量减少一半,从而降低每个叶轮进口平均流速、叶轮进口处液体的相对速度和流体绕过叶轮头部的压降系数,但这样受到结构的限制。4、增加诱导轮在离心泵叶轮前面增加一个叶片负荷很低的轴流式叶轮,通常称之为诱导轮。诱导轮不同于一般的轴流泵,它的轮毂比较小,叶片安放角也小,叶片数也少,叶栅密度大,这些特点使之具有很好的抗气蚀性能。诱导轮产生的扬程能为后继的离心叶轮起到增压作用,使离心叶轮入口不产生气蚀。除诱导轮本身具有优良的抗气蚀性能外,再加上它距离泵入口很近,能较明显的减少从泵入口到叶轮进口间的能量降低值。由于诱导轮叶片间流道较长且外缘处相对速度大,外缘处如果产生气泡,在外缘离心力作用下,压力较高,也不易发生气蚀和“堵塞”流道,即诱导轮性能受气泡影响敏感程度较离心叶轮要低。故增加诱导轮是提高离心泵抗气蚀性能的一种好方法。在某大型合成氨装置中,表面冷凝器下的两台冷凝液泵经常出现气蚀,严重影响了装置的稳定运行,后经改造,在叶轮前增加了一个诱导轮,很好地避免了气蚀的发生。5、安装前置泵在大型高扬程泵前设计安装增压前置泵,可以提高扬程泵的入口压力,增大吸入管道的有效气蚀余量,改变前者的耐气蚀性能。6、调整安装高度降低泵的安装高度或提高入口容器的安装高度,也可以增大,预防气蚀。7、采用耐气蚀(耐冲刷和磨损)的好材料该措施不能直接提高耐气蚀性能,但能使泵更加耐气泡侵蚀,从而延长泵的使用寿命。这些材质的叶轮及流道能打磨,提高表面光洁度,减少液流漩涡的生成和减少诱发新气泡的机会,从而间接减少泵的气蚀。8、改善泵吸入装置,增加有效气蚀余量(1)适当降低泵的安装高度;(2)减少吸入管路压力损失(减少吸入管路弯头、阀门,管路尽可能短而直，及时清理入口过滤器),尽可能保证入口流体稳定流动,避免流道内产生涡流。9、调整转速加装变频器,在满足生产需要的前提下,适当降低转速,从而减少必需的汽蚀余量,进而减少泵气蚀的可能性;不仅如此,适当降低泵的转速还能收到显著的节能效果。离心泵的选用选型步骤1确定液体性质和主要性能参数依据输送液体的性质，决定选择那种类型泵，往往靠经验，例如炼油装置，油泵一般选AY泵、DJS（化工流程泵）等输送酸碱要考虑F型泵输送水要选水泵（IS型D型sh型）含杂质的考虑P型杂质泵自储槽抽液体可以考虑液下泵对于要求无泄漏的场合可以考虑选屏蔽泵，磁力耦合泵等同时考虑以上的泵还要满足温度、黏度等情况性能参数一般指流量、扬程，查阅初选类型泵样本系列特性曲线，确定可以满足流量、扬程的型号，如果无法满足则考虑并联或串联安装或重新选择其他类型泵化工生产中流量、压头往往是变化的（），因此流量、压头要考虑最大值，留有余地用户要求有：材料、轴封型式及供水方式、轴承及其润滑方式、电机、配套要求等选型步骤2确定泵的使用现场状况：用途、允许安装高度、进口压力、是否允许泄漏、使用地点、环境温度等；选型步骤3确定介质情况：成分（腐蚀性、毒性、挥发性）、温度、粘度、浓度、密度、含杂质情况；选型步骤4根据上述三项情况，确定泵的材质、轴封型式、密封冷却方式、配套功率及电机要求等；注意：所选定的性能点必须在泵设计点所对应流量的70%～120%范围内。特殊情况的选型粘性液体换算为输送水时泵的参数。按照公式：Qw=Qz/kQ；Hw=Hz/kH；ηz=ηw·kη。（w—表示水；z—表示粘性液体）计算出输送水时泵的流量QW、扬程HW以及泵输送粘性液体时的效率ηZ。根据公式计算泵输送粘性液体时的轴功率。注意公式中各参数的单位。Q—泵的流量（m3/s），此时Q取QZ值；g—重力加速度；H—泵的扬程（m），此时H取HZ值；η—泵在该工况点的效率ηZ，ρ—液体密度（㎏/m3），此时取粘性液体密度。修正系数