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水泵流體喘振現(xiàn)象的分析

瀏覽次數(shù)：102 次 更新時(shí)間：2020-06-10

    什么是喘振現(xiàn)象？什么是流體喘振原因？預(yù)防水泵喘振現(xiàn)象的措施有哪些？ 

    當(dāng)具有“駝峰”性能曲線的不銹鋼耐腐蝕離心泵與風(fēng)機(jī)在曲線上K點(diǎn)以左區(qū)域工作時(shí)，即在不穩(wěn)定區(qū)域工作時(shí)，就往往會(huì)出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，或稱為飛動(dòng)現(xiàn)象。喘振現(xiàn)象，即是泵與風(fēng)機(jī)的流量和能頭在瞬間內(nèi)發(fā)生不穩(wěn)定的周期性反復(fù)變化的現(xiàn)象。

具有駝峰形的某一風(fēng)機(jī)性能曲線，當(dāng)其在大容量的管路中運(yùn)行工作時(shí)，如果外界需要的流量為qVA,此時(shí)管路特性曲線和風(fēng)機(jī)的性能曲線相交于A點(diǎn)，在該點(diǎn)管路消耗的能量與風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的能量達(dá)到平衡，因此，工作是穩(wěn)定的。當(dāng)外界需要的流量增加到9vb時(shí)，工作點(diǎn)向A的右方移動(dòng)至B點(diǎn)，此時(shí)工作仍然是穩(wěn)定的。當(dāng)外界需要的流量減小為時(shí)，工作點(diǎn)向A的左方移動(dòng)到E點(diǎn)，隨著外界需要的流量進(jìn)一步減小至qVK,此時(shí)對(duì)應(yīng)的工作點(diǎn)為尺點(diǎn)，尺點(diǎn)為臨界點(diǎn)，X點(diǎn)的左方即為不穩(wěn)定工作區(qū)。 如果外界需要的流量繼續(xù)減小到qWK,這時(shí)風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的最大能頭將小于管路中的阻耗，因?yàn)楣苈啡萘枯^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(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的能頭，流體開(kāi)始反方向倒流，由管路倒流人風(fēng)機(jī)中（出現(xiàn)負(fù)流量），即工作點(diǎn)由K點(diǎn)移向C點(diǎn)。由于倒流使管路中的壓力迅速下降，工作點(diǎn)很快由C點(diǎn)跳到Z)點(diǎn)，此時(shí)流量為零。由于風(fēng)機(jī)在繼續(xù)運(yùn)行，所以當(dāng)管路中壓力降低到相應(yīng)的點(diǎn)壓力時(shí)，泵或風(fēng)機(jī)又重新開(kāi)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(yīng)的工況點(diǎn)又跳到E點(diǎn)。只要外界所需要的流向保持小于上述過(guò)程又重復(fù)出現(xiàn)，即發(fā)生喘振。如果這樣循環(huán)的頻率與系統(tǒng)的振蕩頻率合拍，就要引起共振，常造成泵或風(fēng)機(jī)損壞。

       從理論上講，喘振的發(fā)生應(yīng)具備以下三個(gè)條件：

      ①泵與風(fēng)機(jī)具有駝峰形性能曲線，并在不穩(wěn)定工況區(qū)運(yùn)行。

      ②管路中具有足夠的容積和輸水管中存在空氣。

      ③整個(gè)系統(tǒng)的喘振頻率與機(jī)組的旋轉(zhuǎn)頻率重疊，發(fā)生共振。

就本質(zhì)來(lái)說(shuō)，旋轉(zhuǎn)失速和喘振是兩種不同的概念。旋轉(zhuǎn)失速是由葉片結(jié)構(gòu)特性造成的一種流體動(dòng)力工況，而喘振是泵或風(fēng)機(jī)性能與裝置振蕩耦合后的一種表現(xiàn)形式。

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

        防止泵與風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振的措施如下：

       ①在大容量管路系統(tǒng)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(fēng)機(jī)。

       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(shí)，可裝設(shè)再循環(huán)管或自動(dòng)排閥門(mén)，使泵或風(fēng)機(jī)的出口流量始終大于9VK。

       ③改變轉(zhuǎn)速或吸入口處裝吸入閥。當(dāng)增加轉(zhuǎn)速或無(wú)大吸入閥時(shí)，性能曲線9v-//上臨界點(diǎn)A：向右上方移動(dòng)，

與此相反，當(dāng)降低轉(zhuǎn)速或關(guān)小吸入閥時(shí)，性能曲線W-上的臨界點(diǎn)K向左下方移動(dòng)，從而可縮小性能曲線的不穩(wěn)定段。

        ④采用可動(dòng)葉片調(diào)節(jié)。當(dāng)外界需要的流量減小時(shí)，線下移，臨界點(diǎn)向左下方移動(dòng)，輸出流量相應(yīng)變小。

        ⑤在管路布置方面，應(yīng)盡量避免壓出管路內(nèi)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(diào)節(jié)閥及節(jié)流裝置等靠近泵的出口安裝。

        ⑥在運(yùn)行中，當(dāng)多臺(tái)泵或風(fēng)機(jī)并聯(lián)時(shí)，如果負(fù)荷減小，則應(yīng)盡量提前減少投運(yùn)的臺(tái)數(shù)，以保證運(yùn)行設(shè)備在接近正常流量下運(yùn)行。

       立式管道離心泵與風(fēng)機(jī)由于其起動(dòng)方式與軸流式不同，一般是閥門(mén)全關(guān)時(shí)起動(dòng)，然后逐漸開(kāi)啟閥門(mén)，增加流量，所以當(dāng)采用具有駝峰形性能曲線的泵與風(fēng)機(jī)時(shí)，必然要通過(guò)不穩(wěn)定工況區(qū)。在此區(qū)域內(nèi)有可能發(fā)生喘振現(xiàn)象，但時(shí)間很短，所以由于喘振而導(dǎo)致葉片斷裂的報(bào)道還沒(méi)有。分析起來(lái)，離心泵與風(fēng)機(jī)的葉片有前后盤(pán)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(qiáng)得多，因而在旋轉(zhuǎn)失速的激振作用下發(fā)生共振的可能性也要小得多。