哪些原因會導(dǎo)致離心泵的氣蝕？
點擊次數(shù)：860 更新時間：2021-09-15
離心泵是在一個蝸殼形的泵殼內(nèi)，安裝了一個可以快速旋轉(zhuǎn)的葉輪，通常離心泵都具有若干個后彎葉片的葉輪緊固于泵軸上，并隨泵軸由電機(jī)驅(qū)動作高速旋轉(zhuǎn)，泵殼上有兩個接口，通向葉輪中心的是進(jìn)口，與吸人管路相接；在泵殼的切線方同的為出口，與排出管路相連接。
導(dǎo)致離心泵氣蝕的主要原因：
1、流體物理特性方面的影響
流體物理特性對離心泵氣蝕的影響主要包括：所輸送流體的純凈度、pH值和電解質(zhì)濃度、溶解氣體量、溫度、運動黏度、汽化壓力及熱力學(xué)性質(zhì)。
(1)純凈度(所含固體顆粒物濃度)的影響 流體中所含固體雜質(zhì)越多，將導(dǎo)致氣蝕核子的數(shù)量增多。從而加速氣蝕的發(fā)生與發(fā)展。
(2)pH值和電解質(zhì)濃度的影響 輸送極性介質(zhì)的離心泵(如一般的水泵)與輸送非極性介質(zhì)的離心泵(輸送苯、烷烴等有機(jī)物的泵)，其氣蝕機(jī)理是不同的。輸送極性介質(zhì)的離心泵的氣蝕損傷可能包括機(jī)械作用、化學(xué)腐蝕(與流體PH值有關(guān))、電化學(xué)腐蝕(與流體電解質(zhì)濃度有關(guān));而輸送非極性介質(zhì)的離心泵的氣蝕損傷可能只有機(jī)械作用。
(3)氣體溶解度的影響 國外研究表明流體內(nèi)溶解的氣體含量對氣蝕核子的產(chǎn)生與發(fā)展起到促進(jìn)作用。
(4)氣化壓力的影響 研究表明隨著氣化壓力的增高，氣蝕損傷先升高后降低。因為隨著氣化壓力的升高，流體內(nèi)形成的不穩(wěn)定氣泡核的數(shù)量也不斷升高，從而引起氣泡破裂數(shù)量的增多，沖擊波強(qiáng)度增大，氣蝕率上升。但如果氣化壓力繼續(xù)增大，使氣泡數(shù)增加到一定限度，氣泡群形成一種“層間隔”的作用，阻止了沖擊波行進(jìn)，削弱其強(qiáng)度，氣蝕的破壞程度反而會逐漸降低。
(5)溫度的影響 在流體中溫度的改變將導(dǎo)致氣化壓力、氣體溶解度、表面張力等其他影響氣蝕的物理性質(zhì)出現(xiàn)較大改變。由此可見，溫度對氣蝕的影響機(jī)制較為復(fù)雜，需結(jié)合實際情況進(jìn)行判斷。
(6)表面張力的影響 當(dāng)其他因素保持不變，降低流體表面張力可以減少氣蝕損傷。因為隨著流體表面張力的減小，氣泡潰滅所產(chǎn)生沖擊波的強(qiáng)度減弱，氣蝕速率降低。
(7)液體黏度的影響 流體黏度越大，流速越低，達(dá)到高壓區(qū)的氣泡數(shù)越少，氣泡破滅所產(chǎn)生沖擊波的強(qiáng)度就減小。同時，流體黏度越大，對沖擊波削弱也越大。因此，流體的黏度越低，氣蝕損傷越嚴(yán)重。
(8)液體的可壓縮性和密度的影響 隨著流體密度的增加，可壓縮性降低，氣蝕損失增加。
2、過流部件材質(zhì)特性方面的影響
由于泵的氣蝕損傷主要體現(xiàn)為對過流部件材質(zhì)的損壞。因此，過流部件的材料性能也將在一定程度上對離心泵的氣蝕產(chǎn)生影響，采用抗氣蝕性能良好的材料制造過流部件是減少離心泵氣蝕影響的有效措施。
(1)材料的硬度 以AISI304材質(zhì)的葉輪為例，氣蝕會造成葉輪材料的加工硬化和相變誘發(fā)馬氏體鋼，這種變化將反過來阻止材料的進(jìn)一步氣蝕。而加工硬化和相變誘發(fā)馬氏體鋼的抗氣蝕性主要依賴于葉輪材質(zhì)的硬度。
(2)加工硬化與抗疲勞性能 材料加工硬化指數(shù)越高，抗疲勞性能越好，則材料抗氣蝕性能越好。
(3)晶體結(jié)構(gòu)的影響 在其他條件確定的情況下，抗氣蝕率是顯微結(jié)構(gòu)的函數(shù)。在立方晶系中，由于體心立方晶格的金屬具有較高的應(yīng)變速率敏感性，當(dāng)應(yīng)變速率上升時，會引起快速的穿晶脆性斷裂和解理斷裂，并導(dǎo)致點蝕形成，從而產(chǎn)生較大的磨蝕率。對于密排六方晶格的金屬，當(dāng)接近于理想的軸比且處于氣蝕環(huán)境時，六個滑移系全部開動，迅速轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定態(tài)FCC，吸收氣蝕應(yīng)力所做的功，使磨蝕率下降。對于面心立方晶格的金屬，滑移系較多，在高應(yīng)力作用下，將發(fā)生塑性流變。因此，孕育期長，磨蝕率降低。總之，在氣蝕過程中，發(fā)生由BCC向HCP或FCC向HCP轉(zhuǎn)變，都將提高抗氣蝕性。
(4) 晶粒大小的影響 葉輪所使用金屬材料的晶粒尺寸越小，抗氣蝕性能越好。因為金屬的晶粒尺寸越小，細(xì)晶使晶界增多，位錯滑移受阻，裂紋在擴(kuò)展中受阻力增大，延長了磨蝕壽命。
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