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水泵流體喘振現(xiàn)象的分析

瀏覽次數(shù)：105 次 更新時間：2020-06-10

    什么是喘振現(xiàn)象？什么是流體喘振原因？預防水泵喘振現(xiàn)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(qū)域工作時，即在不穩(wěn)定區(qū)域工作時，就往往會出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，或稱為飛動現(xiàn)象。喘振現(xiàn)象，即是泵與風機的流量和能頭在瞬間內(nèi)發(fā)生不穩(wěn)定的周期性反復變化的現(xiàn)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(chǎn)生的能量達到平衡，因此，工作是穩(wěn)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(wěn)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(wěn)定工作區(qū)。 如果外界需要的流量繼續(xù)減小到qWK,這時風機所產(chǎn)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(chǎn)生的能頭，流體開始反方向倒流，由管路倒流人風機中（出現(xiàn)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(xù)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(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，常造成泵或風機損壞。

       從理論上講，喘振的發(fā)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(wěn)定工況區(qū)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(tǒng)的喘振頻率與機組的旋轉(zhuǎn)頻率重疊，發(fā)生共振。

就本質(zhì)來說，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(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(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(huán)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(zhuǎn)速或吸入口處裝吸入閥。當增加轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(wěn)定段。

        ④采用可動葉片調(diào)節(jié)。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(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在運行中，當多臺泵或風機并聯(lián)時，如果負荷減小，則應盡量提前減少投運的臺數(shù)，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(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(zhuǎn)失速的激振作用下發(fā)生共振的可能性也要小得多。