高温凝结水泵防汽蚀装置

一、高温凝结水泵防汽蚀装置概述

原   理：利用喷射泵引射增压原理，增加水泵吸入压头解决离心泵的汽蚀问题。采用温差压降方式，解决喷射增压过程中喷射泵本身的汽蚀问题。

关键技术：喷射泵性能参数、喷射泵汽蚀参数。

主要参数：引射系数、喷射泵汽蚀极限、水温、水泵汽蚀余量。

缺    点：因内循环增压导致水泵运行电量增加。

  我公司技术研究的高温水输送泵防汽蚀成套装置，历经近二十年的不断改进及优化，是专门针对高温水输送过程中水泵的汽蚀问题而设计发明，通过喷射增压的原理给水泵吸入口增加附加压头，以彻底解决水泵输送高温水时的汽蚀问题。装置中增设一台专用水水喷射器，它以泵出口的少量高压水回流作为工作流体，通过喷射器喷嘴和相对低压的（水泵入口）高温热水在喷射器混合室内相互作用混合(温度不变)，形成一种压力适中的混合流体，使饱和状态的高温热水变成过冷状态。

  其核心元件是一台给予高温热水增加压力的水水喷射器。它有效地解决了水泵的气蚀问题。在实际中已经可以做到正常泵送150-180℃的高温水。通过喷射增压的原理为水泵吸入口增加附加压头，使运行中水泵吸入口的压力超过了水泵的必须汽蚀余量以彻底解决水泵输送高温水时的汽蚀问题。

二、汽蚀的概述

  液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生气泡，把这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产的气泡流动到高压处时，其体积减小以致破灭，这种由于压大上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。

水泵在运转中，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，抽送液体的压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽形成气泡，当含有大量气泡的液体流经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体使气泡急剧地缩小以至破裂，在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百甚至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时将壁厚击穿。

  水泵在工作中产生气泡和气泡破裂，使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会生破坏作用以外,还会产生噪音和振动，并导致泵的性能下降，重时会使泵中液体中断，不能正常工作。

三、汽蚀的危害

  泵在吸入真空度大于允许吸入真空度时，发生汽蚀现象。主要发生在叶轮外缘叶片及盖板，涡壳或导轮处，叶轮局部表面出现斑痕和裂纹甚至成海绵状损坏。

汽蚀的危害

·  噪声和振动

·  水泵发生汽蚀过程中，从水泵吸入口到出水口，大量的汽泡将不断地产生、发展、凝结、破裂所带来的反复不断高速的冲击和极大的脉动力，会伴随着会引起严重的噪声和剧烈的振动。

·  对水泵材料产生破坏

· 腐蚀原因有两个：一由于大量汽泡不断地产生、破裂带来高速冲击，形成极大脉动冲击力，反复不断作用在水泵流道表面，金属材料常常由于经受不起这种严峻考验而产生机械剥蚀；二是由于汽化时放出热量，并有温差电池作用产生水解，产生的氧气使金属氧化，发生化学腐蚀。

· 水力性能大幅下降

· 水泵发生汽蚀时由于大量汽泡堵塞流道的过流截面而使流量下降（流道越小越严重），同时改变了水流速度和方向，降低了流体从叶轮叶片所获能量，大大减小了水泵的扬程。

四、高温凝结水泵防汽蚀装置的应用

  水泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。因此研究汽蚀发生的条件，应从水泵本身和吸入装置双方来考虑。

水泵汽蚀的基本关系式为

NPSHc≤NPSHr≤［NPSH］≤NPSHa

NPSHc=NPSHr=NPSHa--------水泵开始汽蚀

NPSHa＞NPSHc、NPSHr------水泵无汽蚀

装置汽蚀余量（有效汽蚀余量）---NPSHa

水泵汽蚀余量（必须汽蚀余量）---NPSHr

临界汽蚀余量-------------------NPSHc

许用汽蚀余量-----------------［NPSH］

  如排除水泵性能的影响外，那么防止汽蚀发生的因素就是要增大有效汽蚀余量即NPSHa，防汽蚀装置根据水泵运行条件及介质参数，有针对性的增大有效汽蚀余量，能有效阻止水泵汽蚀的发生。如果回收的是纯热水，即未达到饱和状态不含汽，只是水泵抽吸时产生汽蚀输送困难，这种情况下无须增设集水罐，只要装一个防汽蚀装置即可消除高温水输送过程中产生的汽蚀问题。另外装置可根据需要，有高压输送类型与低压输送类型两种模式以适应不同的工艺条件。

  

举列说明如热力除氧时锅炉给水泵与除氧器的位差必须大于6米，因为离心泵输送104℃的除氧水时需要附加6米以上的压头，防汽蚀装置可提供这6米以上的压头而保证水泵的正常运行，无需在高位布置。众所周知，介质温度越高所需附加压头越大。用汽设备排放的凝结水温度一般都大于100℃，依靠自然条件难以提供该温度条件下离心泵所需要的附加压头，通过增加水泵专门的防汽蚀装置，根据不同回收水温条件，设计不同的喷射增压比，能保证给水泵即使输送大于100℃以上的高温凝结水，也没有汽蚀产生。

五、水泵防汽蚀装置的工作原理

1）普通水泵输送不同温度水时的吸上高度和附加压头：

普通水泵输送水温以75℃为限，低于75℃时，水泵可以从低于水泵吸入口轴线以下抽水，高于75℃时，水泵必须以水泵吸入口轴线为基准，附加一定的灌注压头。否则，水在进入水泵由于压力降低会发生汽蚀，危害极大。

2）凝结水属于高温饱和水，采用普通水泵输送时，必须附加较高的灌注压头。该灌注压头可以通过位差或增压方法解决。

3）公司经过多年理论和实践研究，独创喷射增压技术，通过给叶轮耐高温的水泵配置自动增压装置，解决离心泵在泵送高温饱和凝结水时的汽蚀问题，保证了水泵输送高温饱和凝结水时的无汽蚀发生。

4）高温凝结水防汽蚀成套装置包括防汽蚀装置、水泵、自力式压力调节装置（简称自力阀）、引射流量调节装置（节流孔板和回流调节阀）、压力表等。

5）防汽蚀装置结构包括喷嘴、混合室、喉部、喉管、扩压段等。

6）防汽蚀装置利用喷射器（文丘里喷射式热泵原理）的物理增压原理，将水泵出水的一部分作为引射水流，进入防汽蚀装置喷嘴并以较高速度喷出，在混合室形成较低压力，吸入高温凝结水并混合，然后通过喉部喉管进入扩压段，水流速度降低，压力提升至高于水泵的汽蚀压头，压力提升后的高温凝结水经水泵提压泵出。

7）自力阀控制水泵出口压力维持在设定值运行（确保水泵运行在良好工况），同时保证水泵出口输出的引射流具有足够的动力。

8）防汽蚀原理关键作用：

a.引射水流通过喷嘴高速喷出形成低压确保凝结水顺利被吸入。

b.混合水流经过喉部、喉管、扩压段增压确保水泵入口正压头（3～5mH2O）。

c.自力阀定压输出确保水泵良好工况运行，同时保证引射流足够的动力。

9）水泵防汽蚀装置一体化设计，保证了所配水泵叶轮、轴承在其耐温条件下的无汽蚀输送，使普通水泵正常输送水温提高到180℃以上。

六、水泵防汽蚀装置的技术参数

设备型号	处理量 Q（t/h）	出口管径DN(mm)	工作压力 P0(MPa)	适用温度 t（℃）	设备材质	连接法兰标准
GQX	0.5-450	DN20-DN500	0-4.0	≤450℃	20#/SS304/316L	HG20593/ANSI ?

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