水泵的倒转、水锤、汽蚀分析

鲁兰军

1、水泵发生倒转由什原因引起的？为什么要防止水泵发生倒转？
答：当几台泵并列运行，或一台泵单独运行，当泵的出口有一段较高的水柱时，这时如一台泵突然停止转动，同时泵的逆止门不严时，就会引起泵的倒转。泵倒转时会造成母管压力降低，容易引起叶轮串动、、轴套松弛，严重时会使动静部分摩擦而损坏。泵发生倒转时，应关闭泵的出口阀门，，使转子静止，禁止在出口门未关严情况下关闭进口门，防止泵人口侧超压。严禁在泵倒转的情况下启动这台泵，否则不仅会引起系统冲击，发生水锤现象，使设备损坏，而且会因启动力矩过大，将电机烧毁。
2、什么是管道中的水锤现象？有何危害？消除水锤现象的发生一般应采取哪些办法？
答：A：当压力管道中的液体，遇到阀门突然关闭或开启以及水泵的突然停运或启动时，在瞬间内液体运动速度发生急剧的变化，引起其动量的迅速改变，从而造成管道中液体的压力显著地、反复地、迅速变化，这种现象称为水锤现象。
B ：发生水锤现象时，管道内液体压力骤然大幅度波动，其压力可能达到管中液体原来正常压力的几十倍甚至上百倍，可能导致管道系统的强烈振动、噪音、甚至使管道严重变形、爆裂及损坏水力设备等。
C ：消除水锤现象的发生一般采取如下措施：
（1）增加阀门的启动时间；（2）尽量缩短管道的长度：
（3）在管道上装设安全阀，以限制压力升高的数值。
3、什么是水泵的汽蚀现象？有何危害？又如何防止汽蚀的发生？
答：A、由于叶轮入口处压力低于工作水温下饱和压力，所以会引起一部分水发生汽化，而汽化后的汽泡进入泵内压力较高的区域时，受压突然凝结，于是四周的水就向此处补充，造成水击，这种现象称为泵的汽蚀。
B 、汽蚀的危害是： （1）泵体内连续的局部水击，会使材料表面逐渐疲劳损坏刁1起金属表面出现麻坑或剥蚀；另一方面，由于水的汽化，水中会分离出氧气，对金属部件产生氧化腐蚀。（2）汽蚀过程的不稳定，还会引起水泵产生振动和噪音；同时由于汽蚀时汽泡堵塞了叶轮流道，会造成流量和扬程的降低，严重时还会使输水中断。因此，泵在运行中应避免发生汽蚀现象。
C 、防止水泵发生汽蚀的措施主要有：
（1）采取双吸式叶轮；（2）增大叶轮人口面积和叶片进口边的宽度；
（3）设前置诱导轮或加装前置泵；（4）首级叶轮采用抗汽蚀的材料；
（5）设法提高叶轮人口处的压力；
（6）避免水泵在输送液体的温度超过设计要求数值下运行；
（7）避免水泵在不打水或过低流量下长时间运行。

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提高抗气蚀措施
a.提高离心泵本身抗气蚀性能的措施
(1)改进泵的吸入口至叶轮附近的结构设计。增大过流面积；增大叶轮盖板进口段的曲率半径，减小液流急剧加速与降压；适当减少叶片进口的厚度，并将叶片进口修圆，使其接近流线形，也可以减少绕流叶片头部的加速与降压；提高叶轮和叶片进口部分表面光洁度以减小阻力损失；将叶片进口边向叶轮进口延伸，使液流提前接受作功，提高压力。
(2)采用前置诱导轮，使液流在前置诱导轮中提前作功，以提高液流压力。
(3)采用双吸叶轮，让液流从叶轮两侧同时进入叶轮，则进口截面增加一倍，进口流速可减少一倍。
(4)设计工况采用稍大的正冲角，以增大叶片进口角，减小叶片进口处的弯曲，减小叶片阻塞，以增大进口面积；改善大流量下的工作条件，以减少流动损失。但正冲角不宜过大，否则影响效率。
(5)采用抗气蚀的材料。实践表明，材料的强度、硬度、韧性越高，化学稳定性越好，抗气蚀的性能越强。
b.提高进液装置有效气蚀余量的措施(1)增加泵前贮液罐中液面的压力，以提高有效气蚀余量。
(2)减小吸上装置泵的安装高度。
(3)将上吸装置改为倒灌装置。
(4)减小泵前管路上的流动损失。如在要求范围尽量缩短管路，减小管路中的流速，减少弯管和阀门，尽量加大阀门开度等。
(5)降低泵入口工质介质温度（当输送工质接近饱和温度时）。
以上措施可根据泵的选型、选材和泵的使用现场等条件，进行综合分析，适当加以应用。

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