循环水泵叶轮气蚀机在凝汽器上应用原理分析

循环水泵是供水系的要设备，要用来向凝汽器供给冷却水，将汽轮机排出的乏汽冷却凝结，由此来保持凝汽器内的真空度。当循环水泵发生故障时，将直接影响机的真空度，降低机出力。叶轮气蚀是循环水泵的要故障，长期在汽气蚀下运行会引起水泵部件降低及叶轮局部损坏，气蚀严时会引起泵体强振动，导致水流断，泵不能工作。尽管循环水泵在制造、安装和运行过程采取了各种方法防止水泵气蚀的发生，但际运行，由于种种原因会使水泵的运行条件与设计工况发生偏离，不同程度的气蚀仍偶有发生，给电力企业造巨经济损失。如：山横门电厂#1、#2机(125MW)2004年10月~12月就因气蚀的氯根腐蚀的双作用下，4台循环水泵连续发生叶片断裂事故；河北某电厂#2号机(350MW)在2003年10月修期间发现2台循环水泵叶轮的各叶片均在入口同部位出现300mm×160mm、约8mm程度不等的气蚀区域[1]；其他电厂对循环水泵的解体修也发现过类似现象，即所有气蚀情况均是从间到外侧逐渐变浅，气蚀表面呈现蜂窝状。因此，循环水泵叶轮气蚀的诊断与防范日益为人们所视。

    泵运转过程，若其过流部分的局部区域，通是叶轮叶片稍后的某处，抽送液体的压力下降到等于或当时液温下相应的汽化压力时，就会因汽化产生汽泡。汽泡要是蒸汽，但由于水溶解有量的气体，所以汽泡除了蒸汽以外，还夹带有少量的气体。这些汽泡随着水流流到压区时，压液体使汽泡急剧缩小以至凝结水，汽泡逐渐变形而破裂。在汽泡破裂时，细水滴以速填充汽泡空穴，发生互相撞击而形强的水击，可达到10~100MPa，使过流流道的材料受到腐蚀和破坏。可见，气蚀过程包括汽泡形、增长直到崩溃破裂以至造材料侵蚀的过程。

    气蚀的形过程及已有修经验表明，循环水泵叶轮的气蚀要集在叶片及轮盖轮盘的结合部位，气蚀痕迹形状各异，有的呈现断续分布的坑状，有的呈集的蜂窝状，而且浅不。气蚀严时会引起叶片穿孔,导致叶轮报废而被迫换。

    水泵叶轮气蚀会改变泵内水流状态，造流动阻力增加，导致泵的流量、扬程和效率降低。同时造泵的流道材料发生侵蚀而破坏，并使泵产生噪和振动，危及水泵正运行。具体表遥遥以几个方面：

1、产生噪声和振动

    泵发生气蚀时，汽泡在压区连续发生然破裂，微细射流的速冲击将形噪声，汽泡崩溃时的冲击作用将使泵产生振动。

    气蚀噪声与气蚀发展的程度有关，噪声时气蚀对材料的破坏作用也，可以利用噪声的这种，用以判断气蚀的严程度。气蚀引起的振动要原因有二。是汽泡破裂产生的频振动；二是当叶片处冲角较时，边后方会形脱流，产生时生时灭的不稳汽穴。气蚀振动频率若与泵的自然频率接近，就会引起共振，使泵的工况化，甚至使整个系受到破坏。

2、对流道的材料造破坏

    当汽泡周围的液体压力上升时，汽泡受到压缩，使汽泡内的压强升。汽泡破碎时，形微细射流(速度可达130m/s，压强可达200MPa)。流道金属表面在频压的微细射流作用下，材料表面晶体发生疲劳破坏，严时呈现蜂窝状的空洞。另外，微细射流造的冲击还会形200℃以上的温，使流道金属出现电解现象而产生强的化学腐蚀。泵内流道材料受破坏的位置除叶轮外，还有泵壳和导叶等处易于形速流的地方。

3、 造泵的能下降

    气蚀初生阶，对泵的外明影响。待气蚀发展到程度，使流道的形状因汽穴空间较而形“堵塞”时，由于叶轮和液体的能量交换受到干扰和破坏，泵的流量、扬程、效率、轴功率曲开始下降，严时会使液流断，泵不能工作。通，低比转数泵的能下降比较急剧，比转数泵的能下降则比较缓慢。

    在泵系k通用气蚀余量(NPSH)表示泵气蚀能的坏，气蚀余量又分为装置气蚀余量(NPSHa)和泵气蚀余量(NPSHr)，它们是两个质不相同的参数。NPSHr由泵本身的决，是表示泵本身抗气蚀能的参数，它与装置情况关，只与泵处的运动参数(v0，w0和wk等)有关；NPSHa由外界的吸入装置决的，是表示吸入装置气蚀能的参数。

    流量引起叶轮速度的增加，会引起泵至叶轮以及管路的压力降增加。在液温、吸入液面上的压强和几何安装度都保持不变的情况下，由于吸入管路的流道损失与流量的平方正比，所以NPSHr随着流量的变化为条下降的抛物，而NPSHa-Q则呈抛物上升。

    泵气蚀余量NPSHr是由泵自身的结，如吸水室、叶轮部分等的几何形状决的，它的越小，表示泵本身的抗气蚀能越。至于在某工况是否发生气蚀，与装置气蚀余量NPSHa小有关。NPSHa-Q曲和NPSHr-Q相交时所相应的流量为QK称为临界流量，它标志着气蚀的界限。对于给的泵，流量小于QK时，即使泵的NPSHr很，但泵装置提供足够的NPSHa，即NPSHa>NPSHr，泵也不会气蚀。当NPSHa＝NPSHr，此时相应于pk＝pv，泵开始发生气蚀。当流量于QK后，就会发生严气蚀，因为此时NPSHa<NPSHr，即，泵气蚀余量所能提供的过汽化压头的富余能量不足以补偿或克服该泵部分的压头降。

    对几何相似的两台泵，在相似工况下，两台泵的泵气蚀余量之比等于叶轮直径D1的平方比和转速n的平方比的乘积。对泵气蚀余量随转速的平方正比增长。即，转速下降，泵气蚀余量会平方下降，泵的抗气蚀能提。与比转数ns类似，可出相似泵的气蚀相似准则——气蚀比转数，对几何相似，工况相似的泵，C等于数，在流量和转速下，C越，泵的抗气蚀能越。根据泵的设计理论，设计气蚀比转速C越，泵的抗气蚀能越，但同时提C往往会使泵的效率下降。

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