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    水泵流體喘振現象的分析

    瀏覽次數:34 次 更新時間:2020-06-10

        什么是喘振現象?什么是流體喘振原因?預防水泵喘振現象的措施有哪些? 

        當具有“駝峰”性能曲線的不銹鋼耐腐蝕離心泵與風機在曲線上K點以左區域工作時,即在不穩定區域工作時,就往往會出現喘振現象,或稱為飛動現象。喘振現象,即是泵與風機的流量和能頭在瞬間內發生不穩定的周期性反復變化的現象。

    具有駝峰形的某一風機性能曲線,當其在大容量的管路中運行工作時,如果外界需要的流量為qVA,此時管路特性曲線和風機的性能曲線相交于A點,在該點管路消耗的能量與風機產生的能量達到平衡,因此,工作是穩定的。當外界需要的流量增加到9vb時,工作點向A的右方移動至B點,此時工作仍然是穩定的。當外界需要的流量減小為時,工作點向A的左方移動到E點,隨著外界需要的流量進一步減小至qVK,此時對應的工作點為尺點,尺點為臨界點,X點的左方即為不穩定工作區。 如果外界需要的流量繼續減小到qWK,這時風機所產生的最大能頭將小于管路中的阻耗,因為管路容量較大,在這一瞬間管路中的阻耗仍為因此,管路中的阻耗大于風機所產生的能頭,流體開始反方向倒流,由管路倒流人風機中(出現負流量),即工作點由K點移向C點。由于倒流使管路中的壓力迅速下降,工作點很快由C點跳到Z)點,此時流量為零。由于風機在繼續運行,所以當管路中壓力降低到相應的點壓力時,泵或風機又重新開始輸出流量。由駝峰性能曲線可知,為了和管路中的阻能相平衡,相應的工況點又跳到E點。只要外界所需要的流向保持小于上述過程又重復出現,即發生喘振。如果這樣循環的頻率與系統的振蕩頻率合拍,就要引起共振,常造成泵或風機損壞。

           從理論上講,喘振的發生應具備以下三個條件:

          ①泵與風機具有駝峰形性能曲線,并在不穩定工況區運行。

          ②管路中具有足夠的容積和輸水管中存在空氣。

          ③整個系統的喘振頻率與機組的旋轉頻率重疊,發生共振。

    就本質來說,旋轉失速和喘振是兩種不同的概念。旋轉失速是由葉片結構特性造成的一種流體動力工況,而喘振是泵或風機性能與裝置振蕩耦合后的一種表現形式。

           喘振與汽蝕現象也是不同的,汽蝕一般發生在較大流量處,與此相反,喘振發生在小流量處。而且,喘振的振動周期比較長,頻率范圍為10?0.1Hz,而汽蝕的頻率范圍為600-25000Hz0

            防止泵與風機發生喘振的措施如下:

           ①在大容量管路系統中盡量避免采用具有駝峰形q

    用9v-//性能曲線平直向下傾斜的泵與風機。

           ②使流量在任何條件下不小于qVKo如果裝置系舒中所需要的流量小于9vk時,可裝設再循環管或自動排閥門,使泵或風機的出口流量始終大于9VK。

           ③改變轉速或吸入口處裝吸入閥。當增加轉速或無大吸入閥時,性能曲線9v-//上臨界點A:向右上方移動,

    與此相反,當降低轉速或關小吸入閥時,性能曲線W-上的臨界點K向左下方移動,從而可縮小性能曲線的不穩定段。

            ④采用可動葉片調節。當外界需要的流量減小時,線下移,臨界點向左下方移動,輸出流量相應變小。

            ⑤在管路布置方面,應盡量避免壓出管路內積存空氣,例如不讓管路有起伏,但要有一定的向上商斜度。另外,盡量把調節閥及節流裝置等靠近泵的出口安裝。

            ⑥在運行中,當多臺泵或風機并聯時,如果負荷減小,則應盡量提前減少投運的臺數,以保證運行設備在接近正常流量下運行。

           立式管道離心泵與風機由于其起動方式與軸流式不同,一般是閥門全關時起動,然后逐漸開啟閥門,增加流量,所以當采用具有駝峰形性能曲線的泵與風機時,必然要通過不穩定工況區。在此區域內有可能發生喘振現象,但時間很短,所以由于喘振而導致葉片斷裂的報道還沒有。分析起來,離心泵與風機的葉片有前后盤在兩端固定,葉片流道窄,其剛性要比軸流式懸臂梁形且流道寬的葉片強得多,因而在旋轉失速的激振作用下發生共振的可能性也要小得多。


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