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水泵流體喘振現象的分析

瀏覽次數：68 次 更新時(shí)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(xiàn)的不銹鋼耐腐蝕離心泵與風(fēng)機在曲線(xiàn)上K點(diǎn)以左區域工作時(shí)，即在不穩定區域工作時(shí)，就往往會(huì )出現喘振現象，或稱(chēng)為飛動(dòng)現象。喘振現象，即是泵與風(fēng)機的流量和能頭在瞬間內發(fā)生不穩定的周期性反復變化的現象。

具有駝峰形的某一風(fēng)機性能曲線(xiàn)，當其在大容量的管路中運行工作時(shí)，如果外界需要的流量為qVA,此時(shí)管路特性曲線(xiàn)和風(fēng)機的性能曲線(xiàn)相交于A(yíng)點(diǎn)，在該點(diǎn)管路消耗的能量與風(fēng)機產(chǎn)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(shí)，工作點(diǎn)向A的右方移動(dòng)至B點(diǎn)，此時(shí)工作仍然是穩定的。當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(zhù)外界需要的流量進(jìn)一步減小至qVK,此時(shí)對應的工作點(diǎn)為尺點(diǎn)，尺點(diǎn)為臨界點(diǎn)，X點(diǎn)的左方即為不穩定工作區。 如果外界需要的流量繼續減小到qWK,這時(shí)風(fēng)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(fēng)機所產(chǎn)生的能頭，流體開(kāi)始反方向倒流，由管路倒流人風(fēng)機中（出現負流量），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)機在繼續運行，所以當管路中壓力降低到相應的點(diǎn)壓力時(shí)，泵或風(fēng)機又重新開(kāi)始輸出流量。由駝峰性能曲線(xiàn)可知，為了和管路中的阻能相平衡，相應的工況點(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)程又重復出現，即發(fā)生喘振。如果這樣循環(huán)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(fēng)機損壞。

       從理論上講，喘振的發(fā)生應具備以下三個(gè)條件：

      ①泵與風(fēng)機具有駝峰形性能曲線(xiàn)，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(gè)系統的喘振頻率與機組的旋轉頻率重疊，發(fā)生共振。

就本質(zhì)來(lái)說(shuō)，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(dòng)力工況，而喘振是泵或風(fēng)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(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(cháng)，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)機發(fā)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(xiàn)平直向下傾斜的泵與風(fēng)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(shí)，可裝設再循環(huán)管或自動(dòng)排閥門(mén)，使泵或風(fēng)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(wú)大吸入閥時(shí)，性能曲線(xiàn)9v-//上臨界點(diǎn)A：向右上方移動(dòng)，

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

        ④采用可動(dòng)葉片調節。當外界需要的流量減小時(shí)，線(xiàn)下移，臨界點(diǎn)向左下方移動(dòng)，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(fēng)機并聯(lián)時(shí)，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(fēng)機由于其起動(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，所以當采用具有駝峰形性能曲線(xiàn)的泵與風(fēng)機時(shí)，必然要通過(guò)不穩定工況區。在此區域內有可能發(fā)生喘振現象，但時(shí)間很短，所以由于喘振而導致葉片斷裂的報道還沒(méi)有。分析起來(lái)，離心泵與風(fēng)機的葉片有前后盤(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得多，因而在旋轉失速的激振作用下發(fā)生共振的可能性也要小得多。