Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [ 16 ] 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

вающий трубопровод и до рабочего колеса. В качестве примера на рис. 2.9 справа изображен вертикальный .центробежный насос с пря-моосной цилиндрической всасывающей трубой, в центре дан график изменения абсолютного давления в зависимости от значений различных параметров. Давление на входе во всасывающую трубу вследствие ее заглубления под уровень свободной поверхности в приемном резервуаре превышает атмосферное давление /1атм на значение гидростатического давления Лет- Местные потери энергии, связанные с преодолением гидравлического сопротивления входного устройства всасывающей тру-

бы и увеличением скоростного напора -, приводят к тому, что уже в

сечении трубы, расположенном на уровне свободной поверхности, абсолютное давление в потоке будет меньше атмосферного. Увеличение геодезических отметок и нарастающие по длине трубы гидравлические потери hyj, график изменения которых изображен в левой части рис. 2.9, приводят к последовательному уменьшению абсолютного давления по мере продвижения жидкости по направлению к рабочему колесу. Местные потери в переходном конусе всасывающего трубопровода в сочетании с увеличением скоростного напора вызывают дальнейшее уменьшение давления, абсолютная величина которого на входе в насос может стать меньше давления насыщенных паров /inap. Кроме того, в лопастных насосах давление может дополнительно понизиться, что в значительной мере увеличит опасность возникновения кавитации. Это понижение, не предусмотренное рабочим процессом, может носить общий характер или быть вызвано -какими-то местными изменениями в потоке. Низкое абсолютное давление и кавитация могут также наблюдаться при неустановившихся режимах работы насоса.: гидравлическом ударе в системе, режиме пуска, остановки и т. п.

Зная причины общего и местного понижения давления, мы можем предугадать, а в большинства случаев и предотвратить появление кавитации в тех или иных элементах проточной части насоса. Следует сразу сказать, что определение допустимой высоты всасывания с учетом геодезической отметки расположения насоса и температуры перекачиваемой жидкости является-первым и наиболее надежным мероприятием, направленны.м на, ослабление или предотвращение кавитации. Создание же некоторого запаса, путем уменьшения высоты всасывания или увеличения подпора по сравнению с подсчитанными величинами, гарантирует, как правило, надежную бескавитационную работу насоса.

Наибольшее значение геометрической высоты всасывания можег быть найдено с помощью уравнения (2.65) при условии, что в момент возникновения кавитации /7н=Рпар:

9g 2g

Высота всасывания насоса, являясь одним из основных параметров, определяющих компоновочное решение насосной станции или установки, в то же время не дает возможности численно оценить степень развития кавитации, а следовательно, и сравнить между собой кавитационные характеристики насосов, постоянно изменяющиеся в процессе эксплуатации. Использование в этих целях геометрической высоты всасывания Hs невозможно, хотя бы потому, что она включает в себя гидравлические потери, свойственные конструктивным особенностям конкретной установки. Поэтому в насосостроении для сравнения кавита-ционных качеств насосов, количественной оценки степени развития кавитации и анализа вопроса о выборе допустимых высот всасывания пользуются критерием, смысл которого может быть понят из следующих рассуждений.

/ 2 J ч 5 Suf?,M

Рис. 2Л0. Зависимость энергетических параметров 7 на)соса от кавитационного запаса

11 2 3 1 5 Sikn

Для нормальной бескавитационной работы насоса необходимо, чтобы давление рп на входе в насос было больше критического, в качестве которого принимают давление рпар насыщенных паров перекачиваемой жидкости (Рн>Рпар).

в противном случае в местах падения давления ниже рпар начинается кавитация и работа насоса ухудшается. Для того чтобы этого не произошло, удельная анергия Эп потока при. входе в насос, отнесенная к его оси, должна быть достаточной для обеспечения скоростей и ускорений в потоке при входе в насос и преодоления сопротивлений без падения местного давления до величины, ведущей к образованию кавитации. В связи с этим решающее значение приобретает не абсолютная величина удельной энергии потока, а превышение ее над энергией, соответствующей давлению насыщенного пара перекачиваемой жидкости:

Д/1= Эх -

Рпар

Рпар 9S

(2.73)

. 2g

Величина Л/i называется кавитационным запасом, поскольку она представляет собой запас механической энергии в потоке над давлением насыщенного пара. Иногда эта величина называется избыточным напором всасывания.

Используя уравнения (2.65) И (2.73), можно установить связь между кав-итационным запасом Ah ,и геометрической высотой всасывания:

Рати

9§

(2.74)

Для каждого насоса существует некоторое минимальное значение А/гмин- При уменьшении кавитационного запаса ниже этого значения в насосе начинает развиваться кавитация.

На рис. 2.10 в виде графиков Я, и N==f{\Ah) приведены результаты экспериментальных исследований влияния кавитационного запаса на основные энергетические параметры центробежного насоса. Излом кривой напора в режиме / означает возникновение кавитации, а дальнейшее снижение напора при уменьшении Ah - последующее ее развитие. Вертикальная ветвь кривой напора,в режиме свидетельствует о срыве работы насоса вследствие полностью развившейся кавитации. Одновременно с уменьшением напора развивающаяся кавитация вызывает снижение КПД, что, в свою очередь, определяет возрастание, мощности на валу насоса на всех режимах работы с кавитацией вплоть до срыва.

Столь очевидная зависимость параметров насоса от кавитационного запаса предоставляет возможность использования его для численной оценки степени развития ка-

витации. Действительно, всем характерным, с точки зрения кавитации, режимам работы щасоса соответствуют вполне определенные числовые значения ДЛ. Так, например, для условий рассматриваемого примера начало кавитации (критический режим I) наблюдается при ДЛ=4 м; полностью развившаяся кавитация (критический режим II)-при Д/1=:1 м; режимам с частично развившейся кавитацией соответствуют значения 4>Д/1>1 м.

Задавшись на основе расчетов возможными, с точки зрения эксплуатации, пределами ухудшения характеристик насоса вследствие кавитации, можно определить мини-л(альное значение кавитационного запаса Д/гмин-

Воэвращая-сь ,к уравнению (2.74), можно увидеть, что наименьшему значению ЛЛмин соответствует наибольшее значение геометрической высоты всасывания:

5, макс

Ратм Рпар

- Д мин

(2.75)

которое иногда называют критической высотой осасьгвания.

Для обеапечения надежной работы насоса допускаемая в эксплуатации высота всасывания Hs, доп должна иметь некоторый запас, что учитывается аведением КОэффициента запаса ф:

Ратм

S, доп

Рпар

ггде

Д /1доп = ф Д hum-

- Д /доя - fhv

(2.76)

В зависимости от условий работы насоса кюэффициент запаса лри-«имается 1,1-1,5.

Однако при пользовании рассмотренной схемой для определения -бескавитационных режимов работы насосов возникает ряд практических трудностей, наибольшую из которых представляет определение минимальнО допустимого (Кавитационного запаса.

На основе 1большого числа исследований и обобщения опытных дан->.ных С. С. Рудневьвм получена следующая формула для определения минимального кавитационного запаса:

Д/Чсин= 10

С I

(2.77)

!где С - постоянная, зависящая от конструктивных особенностей на-ссюа.

При определении АЛмин для насосов двустороннего входа в форму-.лу (2.77) подставляется половинная подача.

Экспериментальная проверка, проведенная автором предложения и многими дру-?гими исследователями, показала правомерность предложенного критерия и практиче-• скую пригодность его для оценки кавитационных качеств насосов. Полученные при этом значения постоянной С для насосов различной быстроходности приведены ниже

Определенные в результате проведения испытаний на кавитационных стендах -ДЛмна и Дйдоп приводятся В официальных каталогах насосов, выпускаемых заводами-s изготовителями.