在工作過程中,內(nèi)壓過熱水的穩(wěn)定供給與循環(huán)是極其重要的。在其完整的閉路循環(huán)系統(tǒng)中,熱水循環(huán)泵如同人體的心臟一樣重要,不可須央出現(xiàn)故障。但是,實(shí)際的情況難免意外。僅汽蝕來說,不僅造成水泵的損傷,尤其能導(dǎo)致循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生大的壓力波動(dòng),甚至頓時(shí)失壓,對(duì)初硫化期間的輪胎造成了致命傷。由此可見,認(rèn)清汽蝕原因,采取有效防范或妥善解決措施是十分必要的。 
1 汽蝕原因分析 
1.1 定性分析水泵吸入口處的水因汽化成汽泡,這些汽泡在水泵排出口之前被高壓擠碎(水的質(zhì)點(diǎn)在葉輪流道上運(yùn)動(dòng)時(shí),是不斷增大能量的,汽泡被擠碎的位置也是**的),由于汽泡的占空突然“消失”,引起了水質(zhì)點(diǎn)的強(qiáng)烈沖擊,造成對(duì)泵葉輪的汽蝕破壞,同時(shí)使泵出水壓力波動(dòng),嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生失壓。 
水泵吸入口處水的汽化條件是:其壓力突然低于該處水溫對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓力。一個(gè)正在穩(wěn)定運(yùn)行的供熱系統(tǒng),壓力、水溫、流量穩(wěn)定,在遇到下列情況(之一)時(shí),就會(huì)使水泵入口處的水壓降低。 
(1)供入除氧器的蒸汽壓突然降低； 
(2)供入除氧器的蒸汽溫度突然降低； 
(3)大量地向除氧器中補(bǔ)充較低溫度的涼水； 
(4)硫化車間用水量突然加大； 
(5)泵出口以外直至循環(huán)回除氧器管網(wǎng)中管路阻力突然大幅度減小； 
(6)泵出口以外直至循環(huán)回除氧器管網(wǎng)中突然有大量的泄漏。 
一旦因上述情況使泵入口處壓力降至低于飽和蒸汽壓,就會(huì)產(chǎn)生汽蝕。 
1.2 定量分析 
附圖是除氧加熱系統(tǒng)簡圖。取除氧器內(nèi)液面作基準(zhǔn)高度,定義為“1-1”界面。水泵入口處為“2-2”界面。 
(1)安裝高度計(jì)算 
Hg=P0/ρg-P飽/ρg -Δh-Σhf(1-2) (1) 
式中Hg——計(jì)算安裝高度,m； 
P0——除氧器內(nèi)汽壓,Pa； 
P飽——熱水泵入口處,即“2-2”界面處水的飽和汽壓,Pa； 
ρ——液體密度,kg/m3； 
g——重力加速度,m/S2； 
Δh——泵的汽蝕余量,m； 
Σhf(1-2)——熱水自除氧器流至水泵入口處的阻力損失,m。 
熱水自除氧器流至水泵入口處時(shí),可以忽略水溫的變化,即認(rèn)為P飽=P0,泵的汽蝕余量Δh,隨泵資料給出為3.9m水柱高。 
輸入側(cè)管道阻力損失Σhf(1-2)估計(jì)為1.1m水柱高。 
于是,由(1)式計(jì)算: 
Hg′=-3.9-1.1=-5m水柱高 
這是按20℃水計(jì)算結(jié)果,折成170℃水時(shí): 
Hg=ρ20gHg′/ρ170g=998.2×(-5)/897.3=-5.5m水柱高 
就是說,熱水泵的安裝高度至少要比除氧器*低運(yùn)行液位低5.5m。 
實(shí)際例子是低10m，安裝高差尚有4.5m的裕量(按170℃水計(jì)算所得)。 
(2)除氧器內(nèi)壓變化多少可發(fā)生汽蝕 
己處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的除氧動(dòng)力系統(tǒng),除氧器內(nèi)汽壓、水溫,水泵入口處的壓力和水溫都是相對(duì)穩(wěn)定的。假定這時(shí)P0突然降低,則系統(tǒng)平衡便被破壞。但在P0降低的同時(shí),水泵入口處的水溫是**不會(huì)立即下降的,現(xiàn)有10m170℃水所形成的壓力是: 
h′=10×897.3/998.2≈9m水柱高 
用(1)式計(jì)算P0的下降量: 
令(P0-ΔP)-P飽/ρg一Δh-Σhf(1-2)+h′=0 
(P0-ΔP)-P飽=-h′+ h+Σhf(1-2)ρg=-9+3.9+1.1×998.2×9.8=-39129.44Pa 
∵P0=ΔP -P飽= P飽-ΔP -P飽=-ΔP 
∴ΔP=39129Pa 
即,若水溫在170℃,即飽和蒸汽壓(表壓)為0.678MPa狀態(tài)下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行,當(dāng)汽壓突然降到表壓0.639MPa以下時(shí),就有可能造成汽蝕。 
(3)補(bǔ)水量達(dá)到多少可致汽蝕發(fā)生 
管網(wǎng)中一旦發(fā)生較大泄漏,系統(tǒng)平衡破壞,除氧器水位就會(huì)快速下降,于是就需要快速大量地補(bǔ)入相對(duì)低溫的軟水。 
設(shè)除氧器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行存水量為: 
25m3(容積)×0.7(占空率)=17.5m3 
在某較短時(shí)間內(nèi),因水位突降,存水量減少了Vm3,于是補(bǔ)入低溫水Vm3。 
在補(bǔ)入低溫水時(shí),P0也會(huì)降低,蒸汽的流量會(huì)增大,攜入熱量速率會(huì)大于原先穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)。為簡化推導(dǎo),在此僅考慮冷熱水的熱交換對(duì)P0的影響,忽略增大的蒸汽流量的熱交換作用。 
設(shè)補(bǔ)充水溫為60℃;穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)水溫為170℃;170℃的(17.5m3-Vm3)水同60℃的V m3水相混合(忽略混合后總體積與17.5 m3的差異): 
ΔQ1=m1(TCP12-60CP11) 
ΔQ2=m2(170CP21-TCP22) 
m1=Vρ60 =983.2V 
m2=ρ170(17.5-V)=897.3(17.5-V) 
飽和蒸汽的**壓力為0.7377MPa時(shí)見前面計(jì)算,T取168.13℃。 
CP11=0.988；CP12=CP22=1.0445；CP21=1.046 
令ΔQ1=ΔQ2,代入各參數(shù)數(shù)值: 
983.2V(1.0445×168.13-60×0.998)=897.3（17.5-V)×(170×1.046-1.0445×168.13) 
解出V=0.31m3 
加入冷水時(shí),P0降低,蒸汽流量會(huì)加大,不單純是兩種溫度的水混合?？梢苑艑捁烙?jì),當(dāng)短時(shí)間內(nèi)加60℃的補(bǔ)水達(dá)1m3時(shí),可能引起汽蝕。 
(4)泵出口流量增加多少時(shí)可引起汽蝕 
當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷突然加大,管網(wǎng)上管阻突然減少或管網(wǎng)上有大量泄漏,都會(huì)導(dǎo)致泵出口流量增大。 
這些情況發(fā)生時(shí),會(huì)使穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中的除氧器液位突然降低,同時(shí)有冷水補(bǔ)入。冷水補(bǔ)入的影響,前邊已討論過,在此不考慮這一因素,只按流量增大所引起的泵入水口處靜壓降低來推敲。 
流量突然加大,泵進(jìn)水管內(nèi)流速加大,水的漏流程度提高,動(dòng)壓頭和阻力損失都會(huì)加大,所增大的部分要由靜壓頭轉(zhuǎn)換。 
在流量為150m3/h,原輸入側(cè)管路損失: 
Σhf(1-2)=1.1m水柱高,據(jù)Σhf=ξu2/2 
U=Q/S=150÷3600/π÷4×0.082≈8.29m/S 
ξ=2Σhf/U2≈0.032 
前面已知現(xiàn)有10m的安裝高差,相當(dāng)于9m水柱高,這9m水柱高扣除汽蝕余量及原有阻力損失計(jì)5m水柱高,剩4m水柱高。 
令ΔU2/2+ξΔU2 /2=4 
得ΔU ≈2.784m/s 
又ΔQ=ΔUS=2.784×π/4×0.082=0.014m3/S=50.38m3/h 
即流量突然增加大于等于50.38 m3/h 情況下,有產(chǎn)生汽蝕的可能。 
可以用一句話來概括三項(xiàng)定量分析結(jié)論:半個(gè)汽壓壹方水、五十流量可搗鬼。 
3 預(yù)防和消除汽蝕的對(duì)策 
據(jù)上述分析,汽蝕的原因就在于除氧器內(nèi)汽壓的突然降低、水溫的突然降低或泵流量的突然增加。由此,提出以下對(duì)策: 
(1)若汽源壓力和供應(yīng)能力皆富裕,應(yīng)設(shè)置除氧壓力自控裝置,保證P0的穩(wěn)定。 
(2)若汽源壓力和供應(yīng)量不富裕,應(yīng)在提壓增量后再配壓力自控裝置,保證P0的穩(wěn)定。 
(3)減少硫化機(jī)、罐同時(shí)入線臺(tái)數(shù),即減小流量增長率。 
(4)減少以致杜絕管線泄漏。 
(5)提高補(bǔ)水水源水溫。 
(6)在保證*有效除氧換熱效果前提下,除氧器液位控制點(diǎn)盡量設(shè)高。 
(7)水泵的供水能力要大于生產(chǎn)*大負(fù)荷,以考慮局部泄漏問題。 
(8)在水泵出口設(shè)置排汽閥門,當(dāng)汽蝕發(fā)生時(shí),開閥排放所生成的汽體。或可同時(shí)提高除氧器供汽壓力。 
(9)設(shè)置除氧器內(nèi)汽壓同水泵入口水壓之間的差壓測量顯示儀表,以監(jiān)視其變化。若該差壓大于某一數(shù)值,則預(yù)警汽蝕的發(fā)生(此差壓不是定值,水溫愈高、流量愈大,差值愈小)。 
(10)發(fā)生大量跑水時(shí),增加供水泵臺(tái)數(shù),這樣,每臺(tái)泵的流量就會(huì)小些,泵入口處靜壓損失也會(huì)小些。

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