气蚀防护及节电运行措施研究

刘希杭　　马强　　王淑英　　程雪松　　王秀兰　　马秋波

　　摘　要：本文从气蚀形成机理入手，在社会效益和经济效益两方面进行气蚀防护及节电运行的研究，该措施可操作性强、降耗增效，并易于推广应用，为气蚀防护研究开辟了一条新的途径。
　　关键词：湍流 剥离 电脑仿真蜡膜

STUDEDS ON PROECTION OF VAPOUR CORROSION AND OPERATION OF ELECTRICITY ECONOMIZATION
Liu Xihang Ma Qiang Wang Shuying Cheng Xuesong Wang Xiulan

　　Abstract: the article makes a tecson of vapor corrosion, from society and economical benefit research in protection of vapor corrosion and operation of economization on electricity. The function of operation is very powerful. It cuts down the consumption and rises in value. It is liable to cause pupularization. It may be a new way for protection of vapor corrosion.
　　Keywords: rapid current　skin　mapping of computer imitation　mould of wax

　　根据Wbster的《新国际词典》，“湍流”是“搅动、骚动、扰动”的意思。湍流是一种不规则随机运动，当流体(液体或气体)流过固体，或者甚至当相临的同类流体互相流过或绕过时，一般不会在流体中出现的不规则运动。也可以说湍流是由许多尺寸越来越小的涡流迭加而成，因为速度分布的周期性意味着出现速度梯度，如出现涡流，则这种旋涡运动的周期由周期性确定，其特征是对任何可传递量有强烈的扩散性质。给水泵在所输送的自来水中，总会含有一些气体，这些气体(通常为空气)，以溶解态或非溶解态(气泡)存在于自来水中，当管道系统或者离心泵内含有大量水量气泡时，这些气泡便会大量聚集在管道系统或离心泵中的某些部位，进而形成气囊，由于湍流的强烈扩散作用，使泵的工作性能受到严重破坏，巨大的冲击力象一把铁锤子一样猛击在叶片或管壁上，这种现象在某管处持续不断地发生，则该处管材会因为疲劳开裂，剥落成许多小麻点和凹坑及空洞，许多情况—F甚至形成蜂窝状，使水泵运行有强烈的噪音，伴随剧烈的振动，既威胁机组设备的安全，又使流量减少，扬程降低，效率下降直至机组无法正常运行。

1 气蚀的防护

1.1 几何测量
　　(1) 材料的重量损失测量方法
　　(2) 利用堆焊技术修补破损面时，用堆焊材料的耗材量测量方法。
　　(3) 利用粘结剂粘结破损面时，用粘结材料的消耗量测量方法。
　　(4) 修复的时间计算方法。
1.2 通过对气蚀剥离量的测定和比较，气蚀引起的破损可以通过选择适当的制造材料来予以预防和减轻。
　　防气蚀材料是那些具有高抗疲劳强度，同时具有高抗腐蚀能力的材料。例如：把铸铁(G625) 因气蚀造成材料重量损失的指数定为1.0，那么对于其它具有较高的防气蚀能力的材料便可略分级如下：

材料 破损指数 铸铁(GG25) 0.8 青钢(G-Cus₁₁10) 0.5 铸铬钢(G-X20C14) 0.2 多组分钢合金(G-AlB₂10F_e)
0.1 铬镍钢(G-X₆C_rNil89) 0.05

　　以上破损指数代表的是一个平均值，它们是在考虑了所有未知参数的影响而给出的，不能将它们看成是评估防气蚀能力的绝对值，因为各种材料的破损指数，在很大程度上决定于气蚀应力的类型。所涉及到的材料即流体与基本金属的化学及电化学性能，对气蚀作用来说也是起着重要的作用。
1.3 对离心泵和蜗壳式混流泵来说可以利用出厂水的管路闸阀，适当关小它的开启度，使流量略微减小来防止气蚀发生，工作总量虽然略减，如能防止气蚀重大事故发生也是值得的。
1.4 在离心泵和蜗壳式混流泵的真空表接管处适量放入空气来减气蚀程度。
1.5 防止泵内气囊的形成
　　1.5.1 在水平吸入提升管段上应采用扩大部分朝下的偏心缩节和支管，最好配有单独的吸入管线，以便当仅有一台水泵工作时可以避免可怕的空气经其它不工作的水泵渗入到吸入管中去，形成气囊。
　　1.5.2 如果水泵出口管线较长，且管线一会儿升高，一会儿降低，就应在管线的各个最高点设置自动排气阀，以防止气囊形成。
　　1.5.3 泵的吸入提升管线从吸入点到泵入口处有一个上升斜度。

2 节电运行应急措施的探讨

　　2.1 水库水位一般应保持在2米以上，如在供水高峰，泵群多台水泵同时工作，水库水位若在2米以下，易产生旋涡和紊流现象(水库积泥也易使水位计量不准)。可采用在水面设置漂浮板或在水中设置导流隔板、角柱、导流墩等1临时性工作措施，使水流平稳顺畅，达到灭涡功能。
　　2.2 对已蚀坏的水泵零部件表面可用抗气蚀焊条进行补焊。
　　(1) 待焊表面要进行彻底打磨或喷砂处理，清除锈污。
　　(2) 对于手伸不进去的零件背面的蚀孔可用手电钻将其从正面钻透，用石墨块做衬垫进行堆焊。
　　(3) 在堆焊过程中不能—气呵成，否则易出现裂缝，最好焊3—5分钟即停焊，待冷透后在焊。
　　(4) 在补焊过程中还应边敲击边补焊，使内应力得以扩散，以免使内应力过于集中而产生裂缝。
　　(5) 补焊物一旦再蚀坏，不会污染水体，影响不了饮水安全。
　　2.3 可以用市售国产和进口粘结剂对已被气蚀损坏的水泵零部件进行修复，这是一件很有意义的大事，受到许多水厂的重视，并予以实施。美中不足之处是粘补物一旦在气蚀损坏，便会造成水体的有机物污染，因为水已送到千家万户，不可逆影响了饮水安全，应当引起有关人员的关注和重视。

3 结论

　　水叶轮型线加工是一项要求十分严格的精加工工艺，因为在水泵高速运行过程中对叶片的型线要求十分苛刻，稍有变动，不合格的过流部件将使正常运转的水泵机组产生巨大的额外消耗电流，成为名副其实的电老虎，从而使经济效益大降低，难怪外商卡要我们进口水泵叶轮一台32万人民币，实在需要我们在对加工粗糙或外形奇突的不合格过流部件再进行精加工，进行再打磨或再喷砂。再加工过的零部件可进行模拟运行试验，在保证扬程、流量的基础上使工作电流维持在最低状态，否则便再进行加工，直到完全达到满意的最佳状态，电脑仿真测绘和蜡模是技术的关键。

参考文献：
　　[1]荷兰，J.O欣茨 湍流[M]，北京：科学出版社
　　[2]林建忠 湍流的拟序结构[M]， 北京：机械工业出版社
　　[3]陈义良 湍流计算模型[M]，北京：中国科学出版社

作者简介：
　　刘希杭(1950—)，男，汉族，浙江杭州人，高级工程师，研究方向：供水机电。