离心式热水循环泵汽蚀原因及解决方法
仪器信息网 · 2009-08-02 21:40 · 27960 次点击
在轮胎硫化过程中,内压过热水的稳定供给与循环是极其重要的。在其完整的闭路循环系统中,热水循环泵如同人体的心脏一样重要,不可须央出现故障。但是,实际的情况难免意外。仅汽蚀来说,不仅造成水泵的损伤,尤其能导致循环系统产生大的压力波动,甚至顿时失压,对初硫化期间的轮胎造成了致命伤。由此可见,认清汽蚀原因,采取有效防范或妥善解决措施是十分必要的。
1汽蚀原因分析
1.1定性分析
水泵吸入口处的水因汽化成汽泡,这些汽泡在水泵排出口之前被高压挤碎(水的质点在叶轮流道上运动时,是不断增大能量的,汽泡被挤碎的位置也是唯一的),由于汽泡的占空突然“消失”,引起了水质点的强烈冲击,造成对泵叶轮的汽蚀破坏,同时使泵出水压力波动,严重时产生失压。
水泵吸入口处水的汽化条件是:其压力突然低于该处水温对应的饱和蒸汽压力。一个正在稳定运行的供热系统,压力、水温、流量稳定,在遇到下列情况(之一)时,就会使水泵入口处的水压降低。
(1)供入除氧器的蒸汽压突然降低;
(2)供入除氧器的蒸汽温度突然降低;
(3)大量地向除氧器中补充较低温度的凉水;
(4)硫化车间用水量突然加大;
(5)泵出口以外直至循环回除氧器管网中管路阻力突然大幅度减小;
(6)泵出口以外直至循环回除氧器管网中突然有大量的泄漏。
一旦因上述情况使泵入口处压力降至低于饱和蒸汽压,就会产生汽蚀。
1.2定量分析
附图是除氧加热系统简图。取除氧器内液面作基准高度,定义为“1-1”界面。水泵入口处为“2-2”界面。
(1)安装高度计算
Hg=P0/ρg-P饱/ρg-Δh-Σhf(1-2)(1)
式中Hg——计算安装高度,m;
P0——除氧器内汽压,Pa;
P饱——热水泵入口处,即“2-2”界面处水的饱和汽压,Pa;
ρ——液体密度,kg/m3;
g——重力加速度,m/S2;
Δh——泵的汽蚀余量,m;
Σhf(1-2)——热水自除氧器流至水泵入口处的阻力损失,m。
热水自除氧器流至水泵入口处时,可以忽略水温的变化,即认为P饱=P0,泵的汽蚀余量Δh,随泵资料给出为3.9m水柱高。
输入侧管道阻力损失Σhf(1-2)估计为1.1m水柱高。
于是,由(1)式计算:
Hg′=-3.9-1.1=-5m水柱高
这是按20℃水计算结果,折成170℃水时:
Hg=ρ20gHg′/ρ170g=998.2×(-5)/897.3=-5.5m水柱高
就是说,热水泵的安装高度至少要比除氧器最低运行液位低5.5m。
实际例子是低10m,安装高差尚有4.5m的裕量(按170℃水计算所得)。
(2)除氧器内压变化多少可发生汽蚀
己处于稳定运行状态的除氧动力系统,除氧器内汽压、水温,水泵入口处的压力和水温都是相对稳定的。假定这时P0突然降低,则系统平衡便被破坏。但在P0降低的同时,水泵入口处的水温是绝对不会立即下降的,现有10m170℃水所形成的压力是:
h′=10×897.3/998.2≈9m水柱高
用(1)式计算P0的下降量:
令/ρg一Δh-Σhf(1-2)+h′=0
(P0-ΔP)-P饱=ρg=×998.2×9.8=-39129.44Pa
∵P0=ΔP-P饱=P饱-ΔP-P饱=-ΔP
∴ΔP=39129Pa
即,若水温在170℃,即饱和蒸汽压(表压)为0.678MPa状态下稳态运行,当汽压突然降到表压0.639MPa以下时,就有可能造成汽蚀。
(3)补水量达到多少可致汽蚀发生
管网中一旦发生较大泄漏,系统平衡破坏,除氧器水位就会快速下降,于是就需要快速大量地补入相对低温的软水。
设除氧器稳态运行存水量为:
25m3(容积)×0.7(占空率)=17.5m3
在某较短时间内,因水位突降,存水量减少了Vm3,于是补入低温水Vm3。
在补入低温水时,P0也会降低,蒸汽的流量会增大,携入热量速率会大于原先稳态运行时。为简化推导,在此仅考虑冷热水的热交换对P0。