展鵬

（天津渤化永利化工股份有限公司丁辛醇分廠，天津300450）

高速離心泵是丁辛醇裝置的主要設(shè)備之一，是丁辛醇長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。但是，在離心泵的使用和維護(hù)中，有很多問(wèn)題需要引起我們的注意。其中尤為突出的是離心泵的汽蝕問(wèn)題。有效地防止離心泵的汽蝕，不僅能夠使裝置運(yùn)行得更穩(wěn)定，而且能夠延長(zhǎng)離心泵的使用壽命。

1 汽蝕的產(chǎn)生

當(dāng)啟動(dòng)離心泵后，泵軸帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，流體從葉輪獲得能量，并隨之旋轉(zhuǎn)。在離心力作用下流體在進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還作徑向運(yùn)動(dòng)。從葉輪中心被迅速甩向泵殼。流體進(jìn)入泵殼后由于流道增大，其速度減小，大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，使匯集到泵殼的流體形成高壓液流從泵的出口排出。當(dāng)泵內(nèi)流體自葉輪甩向泵殼時(shí)，在葉輪中心處形成低壓區(qū)，入口閥門(mén)處的流體在大氣壓力推動(dòng)下，經(jīng)吸入管吸入泵內(nèi)。只要葉輪持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，流體就會(huì)被連續(xù)不斷地吸入和排出，達(dá)到輸送流體的目的。

離心泵在工作中產(chǎn)生了噪音和振動(dòng)，導(dǎo)致流量、揚(yáng)程和效率的降低，有時(shí)甚至不能工作，當(dāng)檢修這臺(tái)泵時(shí)，常?？梢园l(fā)現(xiàn)葉片入口邊靠前蓋板處和葉片進(jìn)口邊附近有麻點(diǎn)或蜂窩狀破壞。在實(shí)際運(yùn)行中，有很多離心泵是由于汽蝕所破壞的。離心泵工作時(shí)，在葉輪中心區(qū)域產(chǎn)生真空形成低壓而將液體吸上。形成的低壓越低，則離心泵的吸上能力越強(qiáng)，表現(xiàn)為吸上高度越高。但是，真空區(qū)壓強(qiáng)太低，以至于低于液體的飽和蒸汽壓，則被吸上的液體在真空區(qū)發(fā)生大量汽化產(chǎn)生氣泡。含氣泡的液體進(jìn)入高壓區(qū)后急劇凝結(jié)或破裂。因氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，周圍的液體就以極高的速度流向氣泡中心，瞬間產(chǎn)生了極大的局部沖擊力，造成對(duì)葉輪和泵殼的沖擊，使泵體的材料受到破壞。我們常把泵內(nèi)氣泡的形成和破裂而使葉輪材料受到破壞的過(guò)程，稱為汽蝕現(xiàn)象（見(jiàn)圖1）。

圖1 汽蝕損壞的葉輪

2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況

丁辛醇裝置共有10臺(tái)高速泵，型號(hào)分別為GSB-L1和GSB-L2，均由北京航天十一所制造。GSB-L1型立式高速泵為單級(jí)單吸部分流式離心泵，由電動(dòng)機(jī)、齒輪增速箱(二級(jí)增速)、泵及其附件組成。高速離心泵是丁辛醇生產(chǎn)裝置輸送介質(zhì)的重要設(shè)備。

丁辛醇分廠P08103泵是高速離心泵，輸送的介質(zhì)是催化劑和醛溶液，揚(yáng)程225m，泵轉(zhuǎn)速6882r/min。由于高速離心泵轉(zhuǎn)速快，極易發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。2011年12月，出現(xiàn)了噪音大，泵體和管路震動(dòng)，泵不上量等情況，初步判斷是泵產(chǎn)生了汽蝕。

高速離心泵產(chǎn)生汽蝕的原因很多，而有效汽蝕余量小于必需汽蝕流量是直接原因，而引起有效汽蝕余量降低的主要原因有如下四個(gè)方面：

1）大流量引起葉輪進(jìn)口速度增加，從而引起泵進(jìn)口至葉輪以及進(jìn)口管路中的壓力降增加；

2）非常低的流量造成液體不正常升溫，液體從葉輪獲得能量，以及泵內(nèi)部間隙增大引起內(nèi)部泄漏增加，使液體獲得附加能量，引起液體汽化；

3）系統(tǒng)的變化引起進(jìn)口壓力損失（液位下降或進(jìn)口管路阻塞）；

4）泵進(jìn)口系統(tǒng)中液體被意外加溫，引起泵進(jìn)口液體汽化壓力升高。

經(jīng)過(guò)排查最終判斷是系統(tǒng)的變化引起進(jìn)口壓力損失，在將液位計(jì)清理及進(jìn)口管路疏通后，103泵的汽蝕問(wèn)題得到解決。

3 汽蝕的危害

3.1 汽蝕使過(guò)流部件被剝蝕破壞通常離心泵受汽蝕破壞的部位，先在葉片入口附近，繼而延至葉片出口。起初是金屬表面出現(xiàn)麻點(diǎn)，繼而表面呈現(xiàn)槽溝狀、蜂窩狀、魚(yú)鱗狀，嚴(yán)重時(shí)造成葉片或葉輪前后蓋板穿孔，甚至葉輪破裂，如圖1葉輪上就損壞。

3.2 汽蝕使泵的性能下降汽蝕使葉輪和流體之間的能量轉(zhuǎn)換遭到嚴(yán)重的干擾，使泵的性能下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使液流中斷無(wú)法工作。

3.3 汽蝕使泵產(chǎn)生噪音和振動(dòng)氣泡潰滅時(shí)，液體互相碰撞并撞擊壁面，會(huì)產(chǎn)生各種頻率的噪音。嚴(yán)重時(shí)可聽(tīng)到泵內(nèi)有“噼啪”的爆炸聲，同時(shí)引起機(jī)組的振動(dòng)。而機(jī)組的振動(dòng)又進(jìn)一步促使更多的氣泡產(chǎn)生與潰滅，如此互相激勵(lì)，導(dǎo)致強(qiáng)烈的汽蝕共振。如103泵之前發(fā)現(xiàn)有噪音和振動(dòng)就是汽蝕的表現(xiàn)。

4 泵汽蝕的原因分析及解決辦法

4.1 泵汽蝕的原因分析

泵發(fā)生汽蝕的條件是由泵本身和吸入裝置兩方面決定的。因此，研究汽蝕發(fā)生的條件，應(yīng)從泵本身和吸入裝置雙方來(lái)考慮，泵汽蝕的基本關(guān)系式為：

其中：

NPSHa——裝置汽蝕余量又叫有效汽蝕余量，越大越不易汽蝕；

NPSHr——泵汽蝕余量，又叫必需的汽蝕余量或泵進(jìn)口動(dòng)壓降，越小抗汽蝕性能越好；

NPSHc——臨界汽蝕余量，是指對(duì)應(yīng)泵性能下降一定值的汽蝕余量；

[NPSH]——許用汽蝕余量，是確定泵使用條件用的汽蝕余量，通常取 [NPSH]=（1.1～1.5）NPSHc。

所以泵發(fā)生汽蝕的條件是NPSHa＜NPSHr，即有效汽蝕余量小于必須汽蝕余量。

4.2 泵汽蝕的解決辦法

欲防止發(fā)生汽蝕必須提高NPSHa，使NPSHa＞NPSHr可防止發(fā)生汽蝕的措施如下：

1）減小幾何吸上高度hg；

2）減小吸入損失hc，為此可以設(shè)法增加管徑，盡量減小管路長(zhǎng)度，彎頭和附件等；

3）防止長(zhǎng)時(shí)間在大流量下運(yùn)行；

4）在同樣轉(zhuǎn)速和流量下，采用雙吸泵，因減小進(jìn)口流速、泵不易發(fā)生汽蝕；

5）泵發(fā)生汽蝕時(shí)，應(yīng)把流量調(diào)小或降速運(yùn)行；6）泵吸水池的情況對(duì)泵汽蝕有重要影響；

7）對(duì)于在苛刻條件下運(yùn)行的泵，為避免汽蝕破壞，可使用耐汽蝕材料。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析103泵產(chǎn)生汽蝕的原因，所有解決辦法的目的都是使有效汽蝕余量大于必須汽蝕余量，這樣才能有效地防止離心泵的汽蝕，不僅能夠使裝置運(yùn)行得更穩(wěn)定，而且能夠延長(zhǎng)離心泵的使用壽命。