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1、技术方案解决泵吸入效率低、气蚀和管道振动问题技术方案泵是量大面广的机械产品，在国民经济各部门中起着重要的作 用。在泵的使用中，汽蚀问题的普遍存在，让企业使用者及工程技术 人员为之“头疼”。一、汽蚀现象液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时， 液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产 生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于 压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片 进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到 当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生 大量蒸汽，形成气泡，当含有大
2、量气泡的液体向前经叶轮内的 高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。 在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在 此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属 表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒 几万次，严重时会将壁厚击穿。在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过 程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会 产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。二、泵汽蚀基本关系式泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。因此，研究汽蚀发生的条件，应从泵本身和吸入装
3、置双方来考 虑，泵汽蚀的基本关系式为NPSHcSNPSHrSNPSHSNPSHaNPSHa=NPSHr(Nosh)泵开始汽蚀NPSHa NPSHaNPSHr(NPSHc)泵无汽蚀式中NPSHa装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，越大越不易汽蚀；三、防止发生汽蚀的措施欲防止发生汽蚀必须提高NPSHa，使NPSHaNPSHr可防止 发生汽蚀的措施如下：1.减小几何吸上高度hg (或增加几何倒灌高度)；即合理设计吸入管路及调整安装高度 该方法虽能彻底消除汽蚀问题，但在生产现场却很难采用。这是因为调整泵的吸入管路及安装高度，工程量大、施工费用高，并且受施工环境的制约，只有在装置停车或大检修时才能进行；同时，
4、由于工艺条件的限制，调整 泵的吸入管路及安装高度又将影响后续工艺，具有连锁反应。2 减小吸入损失，为此可以设法增加管径，尽量减小管路长度， 弯头和附件等；即改进泵入口的结构参数 这一方案适于在离心 泵的设计制造阶段，该方法在生产现场无法采用。3 防止长时间在大流量下运行；4 在同样转速和流量下，采用双吸泵，因减小进口流速、泵 不易发生汽蚀；5 泵发生汽蚀时，应把流量调小或降速运行；6 泵吸水池的情况对泵汽蚀有重要影响；7 对于在苛刻条件下运行的泵，为避免汽蚀破坏，可使用耐汽蚀 材料。 即应用涂层技术保护，可修补流体设备的腐蚀表面，减 小设备表面粗糙度，减少泵内涡流的产生，高密度坚硬的光滑 表面
5、，能够当提高抗气蚀余量，但并不能达到标本兼治的效果。 更何况目前国内的材料来来看很难到达理想目的，只能起到短 暂延长设备使用寿命效果，噪音振动问题并不能解决，更换叶 轮频繁成本较高。四、美国程氏流体系统公司程大酉博士，在研究火箭发动机“90 度 弯管效应”的基础上，发明了解决管道拐弯处涡流问题的 CRVCRV比传统方法更有效的解决由于管道拐弯处涡流使泵 产生汽蚀问题。大大减少了停机检修时间及更换“泵”的次数 达到按期检修保证生产时间、大大节约能量消耗及人力，更便 于安装使用，减小噪音、振动、蒸汽、有毒原料等泄漏现象消 失、运行费用减少，利润相应提高。五、 CRV 介绍95%的泵体存在不同程度的
6、空化现象。95%的工业爆炸、火灾、气体泄漏都发生在，被侵蚀的管道“肘” 部和正在泄漏的泵或控制阀处。95%的这些问题都被程氏流体系统公司的技术经验和专利产品 解决掉。其中一项称为（ CRV ）的发明专利能够抵消弯管 效应。六、 原理CRV源于流体动力学设计，其结构使流体在进入弯管之前就产生涡旋，此涡旋可与在弯管产生的离心涡旋相抵消，使流 动更均匀一致，这样管道拐角任何横截面的分流都形成平稳流， 最终形成平稳剖面流出拐角，达到拐角处水流与直管道中的水 流一样畅通。七、结构CRV是由六个纵向叶片组成的装置，叶片焊接在一个圆管内部，圆管长度与自身的直径大致相等，叶片下游的一端经略微 旋转，呈螺旋形。
7、此装置可以通过焊接或法兰连接，安装在弯管 上游。(b)消耗得到很多疑难问题得到解决，最终达到理想使用目的。fc振、噪音及由此类践证明使用该产品的弋* - J-小庶恣到提冋运仃得 兀七、 -：节约，维修费用大大减少，在实际应用中八、CRV流体实验效果图注入染料的水从左向右流动我们能看见入口无序流动的水 流经过“肘”部后，从出口流出时显得非常的紊乱在右手边是一个在弯头处安装了 CRV的实验操作，我们可以看见侧视图和俯视图，值得我们注意的是微粒在流体中的轨迹都是在做螺旋运动（例如：一些微粒从外部运行到内部）如果我们追踪它们，它 会显示它们都运行相同的距离而且在角弯的内部均无分流现象，也没有任何紊乱（
8、有实验录像可提供）九、计算机计算流体动力分析结果图1显示水流经过拐弯的速度和速度轮廓.流体从左向右流动. VTV VEIQfl !L1 WT If I 7FT如 g你可以看到绿色区域混流上来进入角弯.红色区域是内部半径周围速度的增加.深蓝部分是一个翻转流动或消极流动区域.这fi .、j.- ”皆T个非常好的例子,说明为什么泵或流量表不能安装在离角弯近的 . p I 1I地方,而且流体在角弯内有多严重的紊乱.图2是一个相同的实验只是在头上加了一个CRV .很明显在内部半径周围有一个速度的增加,但从角弯流出的液体基本上完全发展成统一的速度轮廓是完全一致的十、CRV通过“肘”（管道弯处）改善流体流动
9、CRV安装效果前后对比无 CRV“肘”处出现流体分离和湍流有 CRVCRV消除流体转弯产生的湍流。:性的4个月一次的一个3500转/分的泵体在输入管的外观。在安装CRV系统之前处这个装置 减少噪音，延长密封装置，轴承，和叶轮的寿命， 同时提高了输出力和输出流量。 在安装 CRV 系统前，整个输 出效率需要三台同样的泵体并行提供，而在安装了 CRV系统在 每个输入弯道以后，两台输入泵就可以满足需要，而第三台成 为备用输入设备。十一、案例：常熟杜邦氟化物科技有限公司泵出现气蚀现象影响其正常 生产。当流体经过弯头就会产生流体分离和回流 （伴随产生气 泡），没有足够直管段进行恢复，扰流和间断流状态直接
10、进入泵 吸入口，所以会产生汽蚀现象，达不到泵的的设计需求。每 2 个月就将更换一次泵，工厂每天停车要花费 100,000 美金。在 此情况下杜邦美国公司办事处直接找到美国程氏流体系统公司 董事长请求其以最快的时间里给他们制造一个8英寸CRV解决 燃眉之急，在弯头前安装 CRV 后再也没有出现此泵效率不高和 气蚀而影响正常生产的现象。十二、根据贵公司管道安装的情况和和泵的汽蚀、噪音、振动情况及 我们丰富的经验判断，给贵公司提供以下方案：有 CRV没有 CRV根据以上图可以看出，没有CRV泵，进水处出现流体分离和 气穴现象（低压气泡突然形成破裂）导致泵推动器两端的流体压 力失去平衡，导致振动和噪音
11、。若吸入口有CRV，泵内形成均衡 的流体分布，降低压力、气穴消除的同时振动和噪音也不见了。我司技术工程师初步判定贵公司的泵的振动、噪音大、无吸力、 频繁更换密封现象首先由于泵的安装不合理问题引起的（在贵公司 泵的吸入口前有一个 90 度的弯头，这个弯头与泵的吸入口距离只 有 3.6 个只管段，这恰恰与工业管道设计标准中的直管段要求相违 背，所以会产生流体分流，使流体混乱导致泵无法达到设计功率、 振动、噪音、气蚀等现象）。此问题应该是首位的，因为在安装泵 需要在输入口处留至少大于10 倍于输入口直径的管道，用以驱散 由弯道引起的不正常扰流，当管道的直径增大时，将很难满足这一 需求。如果不满足这一
12、需求，进入泵体的不规则扰流和间断流，致 使作用于叶轮的流体不均衡，导致泵体轴承不稳定性振动，无吸力 和叶轮气蚀等现象。而安装CRV后输入管道可以缩短到2倍于输 入口直径的管道）。其次是由于管道的安装不合理造成的；流体经 过弯头发生流体分离，流体分离使流体以扰流形态流出弯管，（扰 流很容易造成管道振动、噪音甚至使影响到弯头下游的泵、仪表、 控制阀等流体设备。）按管道设计标准要求应该有 10到 30倍的直 管进行流体恢复，流体才能恢复到平稳均匀状态。而我们的管道H I、I L 、 L M 、M N、H Q、Q R、R S 均不符和相关标准规定，所以在 H 点开始就开始产扰流，使管道发生振动、噪音现
13、象，流 体到达Q、R、S、I、L、M、N点时流体混乱依次递加，使流体到 达泵入口时，使流体显的非常混乱，造成的结果是泵发生空化、震 动、密封疲劳，导致泄漏，甚至发生断流现象。我们工程师建议如图：如图可以看到贵公司的水泵吸入管线有 太多的弯头， .因此我们提供三个解决的方案。1）、贵公司更改管道，尽量的减少弯头。2）、在H点、R点、M点分别安装我们的CRV，在H点安装CRV为了使流体避免在H点产生分流，使HQ和I L两条管道平均 分流，并且减少扰流产生；在M点、R点分别安装CRV是为 了对扰流进行整流，缓解扰乱流体直接进入M、R点的弯头并 且避免 M、 R 点弯头继续产生流体分离继续产生扰流，从
14、而到 达流体相对稳定均匀的流态流如泵体，从而减少汽化现象、气 蚀现象、吸入效率低现象及噪音振动现象。3）、在每一个弯头前安装CRV即在：H、I、L、M、Q、R 6个弯头前安装CRV，这样的效果在不更改管线的情况下效果最好， 但由于费用过高建议贵公司采用第2 条建议，如果第2 条建议 产生的效果贵公司认为有再次投资的必要，我们再考虑第3 条 建议。十三、用CRV给“泵“带来的好处 增加泵的额定效率。 提高安全运行环境。提高气蚀余量（NPSH）。 克服泵的空化、振动、噪音。 提高流量，减少能源消耗。 有助于经常性的密封。 减少更换轴承，叶轮的频率。 解决不正常的自吸现象引起的回流和产热。 减少维护性间隔、减少停机次数、提高整个系统运行效率。使用该方案不仅可以解决流体混乱问题，还可以提高生产效率，降低消耗，减少维修费用。
