Кавитация в лопастных насосах. Предельно допустимая высота всасывания

При засасывании насосом яшдкости из резервуара давление в подводящем трубопроводе по мере продвижения жидкости в насос падает и при входе на колесо может стать меньше давления упругости насыщенных паров жидкости. Происходит холодное вскипание жидкости. Образовавшиеся при входе паровые пузырьки в области повышенного давления на выходе рабочего колеса мгновенно конденсируются, что сопровождается характерными потрескиваниями, шумами. Это явление носит название кавитации насоса. При сильном развитии кавитации может произойти полный срыв работы насоса.

Кавитацию сопровождает ряд нежелательных в эксплуатации насосов явлений:

эрозия материала стенок. Образовавшиеся пузырьки пара, попадая в область повышенных давлений, мгновенно конденсируются, при смыкании частицы жидкости, окружающие пузырек, движутся ускоренно к центру пузырька, и при полном исчезновении пузырька эти частицы сталкиваются, создавая мгновенное местное повышение давления, которое может достигать больших значений. Такие давления на рабочих поверхностях каналов колеса приводят к сильным ударам, выщерблению, разъеданию материала стенок;

повышение вибрации, которая приводит к быстрому изнашиванию подшипников;

быстрая химическая эрозия рабочих органов насоса при выделении паров химически ак- тивной жидкости. Химическая эрозия увеличивается также с повышением в паровой фазе содержания кислорода, растворенного в перекачиваемой жидкости и перешедшего при кавитации в паровую фазу;

сужение проходного сечения подводящих каналов и полный срыв работы насосов при Активном холодном кипении, что связано с выделением растворенных газов, в том числе и воздуха, из жидкости при прохождении ею области вакуума.

Для бескавитационной работы насоса слагаемые правой части этого уравнения в сумме не должны превышать значения ра/р£- Рассмотрим составляющие последнего равенства:

Рн. Jpg —* давление упругости паров перекачиваемой жидкости с увелп- чением температуры растет (3.18) и может достичь значения рНт п/Р£ = = pjpg, при котором наступает кипение жидкости и развивается кавитация. Высота всасывания Нв г в этом случае будет равна нулю. Для успешной перекачки необходимо создать условия, исключающие состояние кипения жидкостп. С этой целью либо понижают температуру жидкости, либо создают избыточное давление над ее поверхностью;

К. вс — местные гидравлические потери во всасывающем трубопроводе определяются по широко известным формулам трубной гидравлики. Чем меньше потери энергии на местные сопротивления всасывающей линии, тем больше может быть высота всасывания Нъ г. Если hn вс — pjpg (например, при значительном прикрытии задвижки), то может возникнуть кавитация насоса. Поэтому не рекомендуется на всасывающем трубопроводе устанавливать задвижки, фильтры тонкой очистки и др.;

vl/2g — скоростной напор, пропорциональный скорости потока во всасывающем трубопроводе. Скорость жидкости до оптимального значения можно уменьшить, увеличивая диаметр всасывающего трубопровода (диаметр всасывающего патрубка насоса делается, как правило, больше диаметра напорного) или путем устройства многопоточных подводов к лопастному насосу равных диаметров, когда невозможно или нецелесообразно увеличивать диаметр всасывающей линии;

Кавптационные испытания насосов. Схема замкнутой испытательной установки для снятия кавитационной характеристики центробежного насоса изображена на 3.20. Насос 3 подключен к герметичному кавитационному ния на всасывающей линии) к отводной трубке от вакуум-насоса подключается пружинный или ртутный вакуумметр (на 3.20 не показан). На напорном трубопроводе установлены пружинный или ртутный манометр 4, расходомер 7 с ртутным дифференциальным манометром 8 и регулировочная задвижкаv установленная за расходомером. Мощность на валу насоса определяется при помощи мотор-весов 2 с регулируемой частотой вращения. Частота вращения замеряется тахометром 1. При испытании лопастного насоса на кавитацию необходимо иметь возможность перед входом в насос устанавливать любую степень разрежения. Для этого к кавитацион- ному баку подключен вакуум-насос 16, который, откачивая из бака воздух,

создает в нем вакуум. Соединив бак с атмосферой при помощи вентиля 15, получают в нем атмосферное давление. Для создания в баке давления болыпе атмосферного (нормальное испытание ведется с подпором) закрывают вентиль IJ, открывают вентиль 12 или 13 и заполняют бак водой. При повышении уровня воды воздух в кавитационном баке сжимается и давление повышается. При помощи вентиля 13 спускают воду из бака. Измерительные приборы (pact ходомер, манометры, вакуумметр, тахометр) должны быть предварительно протарированы.

Для снятия кавитационной характеристики насоса необходимо в-широких пределах менять давление на входе насоса. Для этого на всасывающем трубопроводе устанавливается задвижка. При изменении открытия задвижки изменяется вакуум во всасывающем патрубке насоса. Однако при таком способе навигационных испытаний насоса есть опасность подсоса воздуха через сальник задвижки, что можно устранить либо установкой свежей набивки сальникаг либо погружением задвижки в воду. Изменяя степень закрытия задвижки для отдельных значений разрежения, записывают показания всех приборов установки в протокол. По данным замера и расчетным данным строятся кавитацион- ные характеристики (см. 3.19).

Дата добавления: 2015-12-01