Теоретические основы. В процессе эксплуатации насосов давление, в какой либо точке их всасывающего тракта может оказаться равным или меньшим давлению насыщенных паров жидкости

В процессе эксплуатации насосов давление, в какой либо точке их всасывающего тракта может оказаться равным или меньшим давлению насыщенных паров жидкости. В этой точке жидкость практически мгновенно переходит в газообразное состояние, образуя пузырьки с паром. Данные пузыри потоком жидкости переносятся в область повышенного давления в проточной части насоса, где за счет повышения давления пар в пузырьках конденсируется и пузыри схлапываются. Рассмотренный процесс называется кавитацией. При схлапывании пузырьков в объем, ранее занимаемый ими, со всех сторон устремляется жидкость, и в точках схлапывания происходит сильный гидроудар со скачком давления в несколько сот атмосфер. Если в момент схлапывания пузырек находился на поверхности детали, отмеченный удар приходится по этой детали. Несмотря на значительный скачек давления мощность удара сравнительно невелика, ввиду небольших размеров пузырьков и деталь не разрушается. Однако в результате множественности ударов происходит интенсивное старение металла детали. Он теряет пластичность и становится хрупким. При очередной кавитации металл на поверхности детали выкрашивается - прочность детали снижается, ее поверхность становится шероховатой, что приводит к повышению потерь энергии внутри насоса и к снижению гидравлического и общего КПД насоса.

Отмеченные достаточно тяжелые последствия от кавитации являются весьма отдаленными по времени. Но существует негативные последствия, возникающие сразу же при кавитации:

1. Резкое повышение вибрации насоса.

2. Резкое падение напора и КПД, а так же подачи.

3. При сильно развитой кавитации полный срыв подачи.

Все перечисленное не допускает эксплуатацию насосов в кавитационном режиме. Наиболее кардинальное предотвращение кавитации - поддержание во всех точках всасывающего тракта давление выше давления насыщения паров жидкости.

Превышение давления над Р_S должно наблюдаться во всех точках всасывающего тракта и поэтому равняться, как минимум, потерям давления во всём всасывающем тракте, то есть:

или для большей гарантии

Таким образом, условие бескавитационной работы центробежного насоса в общем случае имеет вид

, (4.16)

или

, (4.17)

где Р_вх и Н_вх - соответственно давление и напор на входе всасывающего патрубка насоса.

При эксплуатации НС обеспечение бескавитационного режима работы контролируется по манометру, показывающему значение Р_вх. При проектировании станций выполнение условия бескавитационной работы проверяется расчетом. Для этого, обычно, используется выражение (4.17).

Проверка состоит в расчете Н_вх и сопоставлении его значения с правой частью (4.17). Для НС магистральных нефтепроводов Н_вх - остаточный напор предшествующих станций. Для НС, ведущих откачку жидкости из резервуара, что имеет место, например, на нефтебазах

, (4.18)

где Н₀ - располагаемый напор в начале всасывающего тру­бопровода; h - общие потери напора во всасывающем трубопроводе.

В случае невыполнения условий (4.16) и (4.17) добиваются их выполнения. Способы, с помощью которых добиваются выполнения этих условий, наглядно прослеживаются из зависимостей (4.17) и (4.18).