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技術(shù)文章

離心式熱水循環(huán)泵汽蝕的解決辦法

閱讀:2643          發(fā)布時間:2010-3-26
  在輪胎硫化過程中,內(nèi)壓過熱水的穩(wěn)定供給與循環(huán)是極其重要的。在其完整的閉路循環(huán)系統(tǒng)中,熱水循環(huán)泵如同人體的心臟一樣重要,不可須央出現(xiàn)故障。但是,實際的情況難免意外。僅汽蝕來說,不僅造成水泵的損傷,尤其能導(dǎo)致循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生大的壓力波動,甚至頓時失壓,對初硫化期間的輪胎造成了致命傷。由此可見,認(rèn)清汽蝕原因,采取有效防范或妥善解決措施是十分必要的。
    1 汽蝕原因分析 
    1.1 定性分析 
    水泵吸入口處的水因汽化成汽泡,這些汽泡在水泵排出口之前被高壓擠碎(水的質(zhì)點在葉輪流道上運動時,是不斷增大能量的,汽泡被擠碎的位置也是*的),由于汽泡的占空突然“消失”,引起了水質(zhì)點的強烈沖擊,造成對泵葉輪的汽蝕破壞,同時使泵出水壓力波動,嚴(yán)重時產(chǎn)生失壓。 
    水泵吸入口處水的汽化條件是:其壓力突然低于該處水溫對應(yīng)的飽和蒸汽壓力。一個正在穩(wěn)定運行的供熱系統(tǒng),壓力、水溫、流量穩(wěn)定,在遇到下列情況(之一)時,就會使水泵入口處的水壓降低。 
    (1)供入除氧 
 
器的蒸汽壓突然降低; 
    (2)供入除氧器的蒸汽溫度突然降低; 
    (3)大量地向除氧器中補充較低溫度的涼水; 
    (4)硫化車間用水量突然加大; 
    (5)泵出口以外直至循環(huán)回除氧器管網(wǎng)中管路阻力突然大幅度減?。?nbsp;
    (6)泵出口以外直至循環(huán)回除氧器管網(wǎng)中突然有大量的泄漏。
    一旦因上述情況使泵入口處壓力降至低于飽和蒸汽壓,就會產(chǎn)生汽蝕。
    1.2 定量分析 
    附圖是除氧加熱系統(tǒng)簡圖。取除氧器內(nèi)液面作基準(zhǔn)高度,定義為“1-1”界面。水泵入口處為“2-2”界面。  
    (1)安裝高度計算 
    Hg=P0/ρg-P飽/ρg -Δh-Σhf(1-2) (1) 
    式中Hg——計算安裝高度,m;
    P0——除氧器內(nèi)汽壓,Pa; 
    P飽——熱水泵入口處,即“2-2”界面處水的飽和汽壓,Pa; 
    ρ——液體密度,kg/m3; 
    g——重力加速度,m/S2; 
    Δh——泵的汽蝕余量,m; 
    Σhf(1-2)——熱水自除氧器流至水泵入口處的阻力損失,m。 
    熱水自除氧器流至水泵入口處時,可以忽略水溫的變化,即認(rèn)為P飽=P0,泵的汽蝕余量Δh,隨泵資料給出為3.9m水柱高。 
    輸入側(cè)管道阻力損失Σhf(1-2)估計為1.1m水柱高。 
    于是,由(1)式計算: 
    Hg′=-3.9-1.1=-5m水柱高 
    這是按20℃水計算結(jié)果,折成170℃水時: 
    Hg=ρ20gHg′/ρ170g=998.2×(-5)/897.3=-5.5m水柱高 
    就是說,熱水泵的安裝高度至少要比除氧器zui低運行液位低5.5m。 
    實際例子是低10m,安裝高差尚有4.5m的裕量(按170℃水計算所得)。
    (2)除氧器內(nèi)壓變化多少可發(fā)生汽蝕 
    己處于穩(wěn)定運行狀態(tài)的除氧動力系統(tǒng),除氧器內(nèi)汽壓、水溫,水泵入口處的壓力和水溫都是相對穩(wěn)定的。假定這時P0突然降低,則系統(tǒng)平衡便被破壞。但在P0降低的同時,水泵入口處的水溫是不會立即下降的,現(xiàn)有10m170℃水所形成的壓力是: 
    h′=10×897.3/998.2≈9m水柱高 
    用(1)式計算P0的下降量: 
    令[(P0-ΔP)-P飽]/ρg一Δh-Σhf(1-2)+h′=0 
    (P0-ΔP)-P飽=[-h′+ h+Σhf(1-2)]ρg=[-9+3.9+1.1]×998.2×9.8=-39129.44Pa 
    ∵P0=ΔP -P飽= P飽-ΔP -P飽=-ΔP 
    ∴ΔP=39129Pa 
    即,若水溫在170℃,即飽和蒸汽壓(表壓)為0.678MPa狀態(tài)下穩(wěn)態(tài)運行,當(dāng)汽壓突然降到表壓0.639MPa以下時,就有可能造成汽蝕。
    (3)補水量達(dá)到多少可致汽蝕發(fā)生 
    管網(wǎng)中一旦發(fā)生較大泄漏,系統(tǒng)平衡破壞,除氧器水位就會快速下降,于是就需要快速大量地補入相對低溫的軟水。 
    設(shè)除氧器穩(wěn)態(tài)運行存水量為: 
    25m3(容積)×0.7(占空率)=17.5m3 
    在某較短時間內(nèi),因水位突降,存水量減少了Vm3,于是補入低溫水Vm3。 
    在補入低溫水時,P0也會降低,蒸汽的流量會增大,攜入熱量速率會大于原先穩(wěn)態(tài)運行時。為簡化推導(dǎo),在此僅考慮冷熱水的熱交換對P0。

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