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潜油泵内汽蚀的过程及现象

2020-07-28

1. 潜油泵内汽蚀的过程

泵在运转过程中,若其过流部分的局部区域(通常是叶轮叶片进口稍后的某处)因为某种原因,抽送液体的jue对压力下降到当时 温度下的汽化压力时,液体便在该处开始汽化,产生蒸汽、形成气 泡。这些气泡随液体向前流动,至某高压时气泡周围的高压液体 使气泡急骤地缩小以至破裂(凝结h在气泡凝结的同时,液体质 点将以髙速填充空穴,发生相互撞击而形成水击。这种现象发生 在固体壁上将使过流部件受到腐蚀破坏。上述产生气泡和气泡破 裂使过流部件遭到破坏的过程是泵中的汽蚀过程。


2. 潜油泵产生汽蚀时的现象


1) 产生噪声和振动

由于泵汽蚀时,气泡在高压区连续发生突然破裂,以及伴随的 强烈水击而产生噪声和振动,可以听到像爆豆似的劈劈啪啪的响声。根据噪声可以检测汽蚀的初生。但是,把这种汽蚀噪声和周 围环境的噪声以及机器内部因水流冲击而产生的噪声区别开来, 定量地确定其程度是相当困难的。在这种情况,注人少量空气可以缓冲噪声、振动以及对金属的破坏。

潜油泵内汽蚀的过程及现象

2) 过流部件的腐蚀破坏

潜油泵长时间在汽蚀条件下工作时,泵过流部件的某些地方会遭 到腐蚀破坏。这是因为气泡在凝结时,金属表面受到像利刃似的 髙频(600〜25000Hz)强烈冲击,压力可达49MPa,致使金属表面 出现麻点甚至穿孔。严重时金属晶粒松动并剥落而呈现出蜂巢 状。汽蚀破坏除机械力作用外还伴有电解、化学腐蚀等多种复杂 的作用。

实践证明,汽蚀腐蚀破坏的部位,正是气泡消失之处。所以常 常在叶轮出口和压水室进口部位发现痕迹。但是,不能忘记汽蚀的发源地是在叶轮进口处。欲根治汽蚀必须防止在叶轮进口处产 生气泡。汽蚀典型部位是在泵内部流动方向急剧变化、液流角度 和叶片角度不一致或断面突然变化处。若产生局部汽蚀,则在此 稍后部位往往出现汽蚀破坏。在叶片进口低压部分发生的气泡, 并不在稍后处消失,一般在叶轮出口处以至壳体中破裂。高速流 泵和斜流泵,通常在叶片背面和外周出现破坏。


3) 性能下降

潜油泵汽蚀时叶轮内液体的能量交换受到干扰和破坏,在外特性 上的表现是流量一扬程曲线、流量一轴功率曲线、流量一效率曲线 下降。严重时会使泵中的液流中断,不能工作。应当指出,泵发生 汽蚀的初生阶段,特性曲线并无明显变化,有时因产生的气泡覆盖 过流部分表面,形成光滑层而使泵效率稍有提高。泵的特性曲线 出现明显变化时,汽蚀已发展到一定程度。

不同比转数的泵,由汽蚀引起性能下降的形式不同。低比转数泵,由于叶片间流道窄而长,故一旦发生汽蚀,气泡易于充满整 个流道,因而性能曲线呈突然下降形式。随着比转数增大,流道向 宽而短的趋势变化,因而气泡从发生、发展到充满整个流道需要一 个过渡过程,相应的泵的性能曲线开始是缓慢下降,之后增加到某 一流量时才表现为急剧下降。轴流泵叶片少,叶片间重叠小,总有 一部分处于高压作用,因而性能曲线在整个范围内只是缓慢下降。 在多级泵中,因汽蚀发生在首级,所以性能曲线下降比单级小。

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