哪些原因會導致離心泵的氣蝕？
點擊次數：1376 更新時間：2021-09-15
離心泵是在一個蝸殼形的泵殼內，安裝了一個可以快速旋轉的葉輪，通常離心泵都具有若干個后彎葉片的葉輪緊固于泵軸上，并隨泵軸由電機驅動作高速旋轉，泵殼上有兩個接口，通向葉輪中心的是進口，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值和電解質濃度、溶解氣體量、溫度、運動黏度、汽化壓力及熱力學性質。
(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越多，將導致氣蝕核子的數量增多。從而加速氣蝕的發(fā)生與發(fā)展。
(2)pH值和電解質濃度的影響 輸送極性介質的離心泵(如一般的水泵)與輸送非極性介質的離心泵(輸送苯、烷烴等有機物的泵)，其氣蝕機理是不同的。輸送極性介質的離心泵的氣蝕損傷可能包括機械作用、化學腐蝕(與流體PH值有關)、電化學腐蝕(與流體電解質濃度有關);而輸送非極性介質的離心泵的氣蝕損傷可能只有機械作用。
(3)氣體溶解度的影響 國外研究表明流體內溶解的氣體含量對氣蝕核子的產生與發(fā)展起到促進作用。
(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，流體內形成的不穩(wěn)定氣泡核的數量也不斷升高，從而引起氣泡破裂數量的增多，沖擊波強度增大，氣蝕率上升。但如果氣化壓力繼續(xù)增大，使氣泡數增加到一定限度，氣泡群形成一種“層間隔”的作用，阻止了沖擊波行進，削弱其強度，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出現(xiàn)較大改變。由此可見，溫度對氣蝕的影響機制較為復雜，需結合實際情況進行判斷。
(6)表面張力的影響 當其他因素保持不變，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，氣泡潰滅所產生沖擊波的強度減弱，氣蝕速率降低。
(7)液體黏度的影響 流體黏度越大，流速越低，達到高壓區(qū)的氣泡數越少，氣泡破滅所產生沖擊波的強度就減小。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的硬度。
(2)加工硬化與抗疲勞性能 材料加工硬化指數越高，抗疲勞性能越好，則材料抗氣蝕性能越好。
(3)晶體結構的影響 在其他條件確定的情況下，抗氣蝕率是顯微結構的函數。在立方晶系中，由于體心立方晶格的金屬具有較高的應變速率敏感性，當應變速率上升時，會引起快速的穿晶脆性斷裂和解理斷裂，并導致點蝕形成，從而產生較大的磨蝕率。對于密排六方晶格的金屬，當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，迅速轉變成穩(wěn)定態(tài)FCC，吸收氣蝕應力所做的功，使磨蝕率下降。對于面心立方晶格的金屬，滑移系較多，在高應力作用下，將發(fā)生塑性流變。因此，孕育期長，磨蝕率降低?？傊?，在氣蝕過程中，發(fā)生由BCC向HCP或FCC向HCP轉變，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，細晶使晶界增多，位錯滑移受阻，裂紋在擴展中受阻力增大，延長了磨蝕壽命。
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