循環(huán)水泵是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的重要設(shè)備之一,該設(shè)備正常運(yùn)行與否直接關(guān)系到新、老系統(tǒng)合成氨和尿素裝置的長周期運(yùn)行。在循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí),汽蝕現(xiàn)象是影響泵出口流量和揚(yáng)程的重要危害因素。

汽蝕現(xiàn)象及其危害

汽蝕現(xiàn)象是水和汽變化的物理特性,離心水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),液體壓力沿著泵入口到葉輪入口而下降,在葉輪葉片的入口附近,液體壓力低。葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)液體作功,使液體能量增加,壓力上升。葉輪出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象后,由于產(chǎn)生汽蝕的過程不穩(wěn)定,會(huì)引起水泵發(fā)生振動(dòng)和噪音,同時(shí)由于汽蝕時(shí)有汽泡堵塞葉輪槽道,所以泵的流量、揚(yáng)程均降低,效率下降。因此在正常運(yùn)行時(shí)不希望水泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。

當(dāng)葉輪葉片入口附近的壓力小于該液體輸送溫度下的飽和蒸汽壓力時(shí),液體開始汽化并產(chǎn)生汽泡,汽泡隨液流進(jìn)入泵體內(nèi)的高壓區(qū)時(shí)破裂,周圍的液體迅速填充原汽泡的空穴,產(chǎn)生水力沖擊作用,這種汽泡的產(chǎn)生、發(fā)展和破裂現(xiàn)象就稱為汽蝕現(xiàn)象。

發(fā)生汽蝕時(shí),過流部件受到剝蝕及腐蝕破壞,泵的性能突然下降,嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生600-25000Hz的噪音及機(jī)組振動(dòng),兩者相互激勵(lì)使泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的汽蝕共振現(xiàn)象,導(dǎo)致設(shè)備損壞的重大事故。

離心泵容易發(fā)生汽蝕的部位有:

a.葉輪曲率大的前蓋板處,靠近葉片進(jìn)口邊緣的低壓側(cè);

b.壓出室中蝸殼隔舌和導(dǎo)葉的靠近進(jìn)口邊緣低壓側(cè);

c.無前蓋板的高比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪的葉梢外圓與殼體之間的密封間隙

以及葉梢的低壓側(cè)。

汽蝕產(chǎn)生的原因

正常運(yùn)行期間,每個(gè)涼水塔的水池液位穩(wěn)定在高液位變化不大,盡管循環(huán)水泵在設(shè)計(jì)安裝時(shí)考慮了吸上真空高度等問題,但實(shí)際運(yùn)行工況下泵吸入口阻力大、吸入空氣是造成葉輪汽蝕的主要原因之一。盡管循環(huán)水泵在制造、安裝和運(yùn)行過程中采取了各種方法防止水泵汽蝕的發(fā)生,但在實(shí)際運(yùn)行時(shí),采用傳統(tǒng)填料密封的循環(huán)水泵,填料對(duì)泵軸套的磨損明顯,隨著運(yùn)行時(shí)間的延長,軸套與填料之間的徑向間隙不斷增大,如果不及時(shí)緊固填料,勢(shì)必造成其密封效果變差,空氣在大氣壓力作用下從泵軸進(jìn)入葉輪進(jìn)口低壓區(qū),并隨水流進(jìn)入泵的高壓區(qū),沖擊葉輪造成過流部件剝蝕及腐蝕破壞,這是造成泵葉輪及泵殼汽蝕的另一重要原因。

由于種種原因會(huì)使水泵的運(yùn)行條件與設(shè)計(jì)工況之間出現(xiàn)偏離,不同程度的汽蝕仍會(huì)發(fā)生。

提高葉輪抗汽蝕能力的措施

一般情況下,消除離心泵汽蝕的措施有,提高水池水位、降低泵進(jìn)口管路阻力損失、調(diào)整泵流量、采用抗汽蝕的材料、提高離心泵本身的抗汽蝕能力等。

由于工藝運(yùn)行條件的限制,循環(huán)水水池液位基本控制在85%~90%之間,泵的流量和進(jìn)口管路無法做大的調(diào)整,,對(duì)于目前狀況下的循環(huán)水泵,防止或減緩泵葉輪汽蝕的措施主要是在大修期間使用環(huán)氧樹脂+貝爾佐納涂料涂敷已發(fā)生汽蝕的區(qū)域,對(duì)于無法修補(bǔ)的腐蝕較重的葉輪采用更換葉輪的方法。

更換葉輪時(shí),在葉輪的選擇上主要考慮如下抗汽蝕的因素:

1、提高葉輪葉片其介質(zhì)進(jìn)口部分的表面光潔度,以減少阻力損失。選用具有高硬度、高強(qiáng)度和高韌性的材料制作的葉輪,其化學(xué)穩(wěn)定性越好,抗汽蝕和剝蝕性能越強(qiáng)。如硬質(zhì)合金、磷青銅、188、Cr Ni等材料,比普通鑄鐵的抗汽蝕能力大得多。

2、葉輪材料的組織均勻。對(duì)汽蝕情況較輕的葉輪修補(bǔ)時(shí),主要采取在葉輪表面涂敷保護(hù)層的措施來提高葉輪的抗汽蝕能力。葉輪葉片進(jìn)口的厚度應(yīng)適當(dāng)減少,并將葉片進(jìn)口修圓,使其接近流線形,將減少繞流葉片頂部的加速和降壓。

表面保護(hù)材料分為非金屬和金屬兩大類,非金屬涂層主要有環(huán)氧樹脂、尼龍粉、聚胺脂、高分子聚合物材料等。金屬表面保護(hù)層使用最多的是焊條堆焊、線材噴涂和合金粉末噴涂。

針對(duì)循環(huán)水泵易發(fā)生汽蝕的部位:

1、對(duì)于個(gè)別葉輪存在面積較大的腐蝕孔洞則采用直接更換新葉輪的方式,由于葉輪材料采用的鑄鐵,成本相對(duì)低廉,直接更新比修補(bǔ)更能達(dá)到預(yù)期的效果。值的注意的是:新葉輪的直徑和重量應(yīng)與舊葉輪基本上保持一致,并應(yīng)進(jìn)行靜平衡試驗(yàn),避免運(yùn)行中泵振動(dòng)大或驅(qū)動(dòng)電機(jī)超電流。

2、循環(huán)水泵運(yùn)行過程中,對(duì)漏水較大的軸封填料及時(shí)聯(lián)系鉗工將填料壓蓋進(jìn)行預(yù)緊,避免空氣從軸封處漏入泵吸入口。對(duì)于腐蝕不甚嚴(yán)重的葉輪則進(jìn)行打砂噴丸后涂刷環(huán)氧樹脂的方法;對(duì)于腐蝕穿孔的下泵殼,先用鑄鐵焊條焊成一個(gè)骨架固定在檔水板處,再用貝爾佐納1111對(duì)坑洞進(jìn)行修補(bǔ),待干燥后涂刷貝爾佐納1341兩遍;將循環(huán)水泵解體后將上泵殼拉至防腐車間進(jìn)行打砂噴丸處理,對(duì)不便拆卸的泵殼下半部分,采用徹底除銹后用電動(dòng)砂輪打磨干凈,以提高流道表面的光潔度,再用貝爾佐納1341涂刷內(nèi)表面兩遍,由于貝爾佐納1341具有優(yōu)異的耐磨性和耐蝕性,能提高泵殼抗沖蝕和抗化學(xué)腐蝕的能力,所以能延緩水泵受汽蝕作用而導(dǎo)致性能突然下降的影響。