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水泵流体喘振现象的分析

水泵流体喘振现象的分析
   当具有“驼峰”性能曲线的不锈钢耐腐蚀离心泵与风机在曲线上K点以左区域工作时,即在不稳定区域工作时,就往往会出现喘振现象,或称为飞动现象。喘振现象,即是泵与风机的流量和能头在瞬间内发生不稳定的周期性反复变化的现象。
具有驼峰形的某一风机性能曲线,当其在大容量的管路中运行工作时,如果外界需要的流量为qVA,此时管路特性曲线和风机的性能曲线相交于A点,在该点管路消耗的能量与风机产生的能量达到平衡,因此,工作是稳定的。防爆自吸泵当外界需要的流量增加到9vb时,
  工作点向A的右方移动至B点,此时工作仍然是稳定的。当外界需要的流量减小为时,工作点向A的左方移动到E点,
  随着外界需要的流量进一步减小至qVK,此时对应的工作点为尺点,尺点为临界点,X点的左方即为不稳定工作区。
  如果外界需要的流量继续减小到qWK,这时风机所产生的最大能头将小于管路中的阻耗,因为管路容量较大,在这一瞬间管路中的阻耗仍为因此,管路中的阻耗大于风机所产生的能头,流体开始反方向倒流,由管路倒流人风机中(出现负流量),即工作点由K点移向C点。由于倒流使管路中的压力迅速下降,工作点很快由C点跳到Z)点,此时流量为零。由于风机在继续运行,所以当管路中压力降低到相应的点压力时,泵或风机又重新开始输出流量。由驼峰性能曲线可知,为了和管路中的阻能相平衡,相应的工况点又跳到E点。只要外界所需要的流向保持小于上述过程又重复出现,即发生喘振。如果这样循环的频率与系统的振荡频率合拍,就要引起共振,常造成泵或风机损坏。

自吸水泵
 从理论上讲,喘振的发生应具备以下三个条件:
①泵与风机具有驼峰形性能曲线,并在不稳定工况区运行。
②管路中具有足够的容积和输水管中存在空气。
③整个系统的喘振频率与机组的旋转频率重叠,发生共振。
就本质来说,旋转失速和喘振是两种不同的概念。旋转失速是由叶片结构特性造成的一种流体动力工况,而喘振是泵或风机性能与装置振荡耦合后的一种表现形式。
喘振与汽蚀现象也是不同的,汽蚀一般发生在较大流量处,与此相反,喘振发生在小流量处。而且,喘振的振动周期比较长,频率范围为10?0.1Hz,而汽蚀的频率范围为600-25000Hz0
防止泵与风机发生喘振的措施如下:
①在大容量管路系统中尽量避免采用具有驼峰形q
用9v-//性能曲线平直向下倾斜的泵与风机。
②使流量在任何条件下不小于qVKo如果装置系舒中所需要的流量小于9vk时,可装设再循环管或自动排阀门,使泵或风机的出口流量始终大于9VK。
③改变转速或吸入口处装吸入阀。当增加转速或无大吸入阀时,性能曲线9v-//上临界点A:向右上方移动,
与此相反,当降低转速或关小吸入阀时,性能曲线W-上的临界点K向左下方移动,从而可缩小性能曲线的不稳定段。
④采用可动叶片调节。当外界需要的流量减小时,线下移,小型的自吸泵临界点向左下方移动,输出流量相应变小。
⑤在管路布置方面,应尽量避免压出管路内积存空气,例如不让管路有起伏,但要有一定的向上商斜度。另外,尽量把调节阀及节流装置等靠近泵的出口安装。
⑥在运行中,当多台泵或风机并联时,如果负荷减小,则应尽量提前减少投运的台数,以保证运行设备在接近正常流量下运行。

水泵六大常见故障及解决方法
    1.无法启动
  首先应检查电源供电情况:接头连接是否牢靠;开关接触是否紧密;保险丝是否熔断;三相供电的是否缺相等。如有断路、接触不良、保险丝熔断、缺相,应查明原因并及时进行修复。其次检查是否是水泵自身的机械故障,常见的原因有:填料太紧或叶轮与泵体之间被杂物卡住而堵塞;泵轴、轴承、减漏环锈住;泵轴严重弯曲等。排除方法:放松填料,疏通引水槽;拆开泵体清除杂物、除锈;拆下泵轴校正或更换新的泵轴。
  2.配套动力电动机过热
  原因有四。一是电源方面的原因:电压偏高或偏低,在特定负载下,若电压变动范围应在额定值的+10%至-5%之外会造成电动机过热;电源三相电压不对称,电源三相电电压相间不平衡度超过5%,会引绕组过热;缺相运行,自吸水泵经验表明农用电动机被烧毁85%以上是由于缺相运行造成的,应对电动机安装缺相保护装置。二是水泵方面的原因:选用动力不配套,小马拉大车,电动机长时间过载运行,使电动机温度过高;启动过于频繁、定额为短时或断续工作制的电动机连续工作。应限制启动次数,正确选用热保护,按电动机上标定的定额使用。三是电动机本身的原因:接法错误,将△形误接成Y形,使电动机的温度迅速升高;定子绕组有相间短路、匝间短路或局部接地,轻时电动机局部过热,严重时绝缘烧坏;鼠笼转子断条或存在缺陷,电动机运行1至2小时,铁芯温度迅速上升;通风系统发生故障,应检查风扇是否损坏,旋转方向是否正确,通风孔道是否堵塞;轴承磨损、转子偏心扫膛使定转子铁心相擦发出金属撞击声,铁芯温度迅速上升,严重时电动机冒烟,甚至线圈烧毁。四是工作环境方面的原因:电动机绕组受潮或灰尘、油污等附着在绕组上,导致绝缘降低。应测量电动机的绝缘电阻并进行清扫、干燥处理;环境温度过高。当环境温度超过35℃时,进风温度高,会使电动机的温度过高,应设法改善其工作环境。如搭棚遮阳等。注意:因电方面的原因发生故障,应请获得专业资格证书的电工维修,一知半解的人不可盲目维修,防止人身伤害事故的发生。
  3.水泵发热
  原因:轴承损坏;滚动轴承或托架盖间隙过小;泵轴弯曲或两轴不同心;胶带太紧;缺油或油质不好;叶轮上的平衡孔堵塞,叶轮失去平衡,增大了向一边的推力。排除方法:更换轴承;拆除后盖,在托架与轴承座之间加装垫片;调查泵轴或调整两轴的同心度;适当调松胶带紧度;加注干净的黄油,黄油占轴承内空隙的60%左右;清除平衡孔内的堵塞物。
  4.流量不足
  这是因为:动力转速不配套或皮带打滑,使转速偏低;轴流泵叶片安装角太小;扬程不足,管路太长或管路有直角弯;吸程偏高;底阀、管路及叶轮局部堵塞或叶轮缺损;出水管漏水严重。排除方法:恢复额定转速,清除皮带油垢,调整好皮带紧度;调好叶片角,降低水泵安装位置,缩短管路或改变管路的弯曲度;密封水泵漏气处,压紧填料;清除堵塞物,更换叶轮;更换减漏环,堵塞漏水处。
  5.吸不上水
  原因是泵体内有空气或进水管积气,或是底阀关闭不严灌引水不满、真空泵填料严重漏气,闸阀或拍门关闭不严。排除方法:先把水压上来,再将泵体注满水,然后开机。同时检查逆止阀是否严密,管路、接头有无漏气现象,如发现漏气,拆卸后在接头处涂上润滑油或调合漆,并拧紧螺丝。检查水泵轴的油封环,如磨损严重应更换新件。管路漏水或漏气。可能安装时螺帽拧得不紧。若渗漏不严重,可在漏气或漏水的地方涂抹水泥,或涂用沥青油拌和的水泥浆。临时性的修理可涂些湿泥或软肥皂。若在接头处漏水,则可用扳手拧紧螺帽,如漏水严重则必须重新拆装,更换有裂纹的管子;小型的自吸泵降低扬程,将水泵的管口压入水下0.5m。
  6.剧烈震动
  主要有以下几个原因:电动转子不平衡;联轴器结合不良;轴承磨损弯曲;转动部分的零件松动、破裂;管路支架不牢等原因。可分别采取调整、修理、加固、校直、更换等办法处理。
  上述情况是造成水泵故障的常见原因,并不是全部原因,实践中处理故障,因实际分析,应遵循先外后里的原则,切莫盲目操作。

水泵的选择方法
   用户选择水泵时,最好是到农机部门认可的销售点,一定要认清生产厂家。建议优先考虑购买充水式潜水电泵,并且看清牌号和产品质量合格证。千万不能购买"三无"(即无生产厂家、无生产日期、无生产许可证)产品,否则出现了问题,用户将束手无策。
  作为用户,由于受到专业知识的局限,自吸泵结构很难定夺,最好的方法是咨询水泵方面的行家,还不妨去咨询一些老的水泵用户,尤其是那些与自己使用条件相近者,买这些用户信得过、质量可靠而又比较成熟的产品,不失为一种明智的选择。同时,应根据当地的电源情况来决定用单相泵或三相泵。

自吸水泵
2.选择满足扬程要求的水泵
  所谓扬程是指所需扬程,而并不是提水高度,小型的自吸泵明确这一点对选择水泵尤为重要。水泵扬程大约为提水高度的1.15~1.20倍。如某水源到用水处的垂直高度20米,其所需扬程大约为23~24米。
  选择水泵时应使水泵铭牌上的扬程最好与所需扬程接近,一般偏差不超过20%,这样的情况下,水泵的效率最高,也比较节能,使用会更经济。如果铭牌上扬程远远小于所需扬程,水泵往往不能满足用户的需要,即便能抽上水来,水量也小得可怜。但反过来,高扬程的水泵用于低扬程时,便会出现流量过大,导致电机超载,若长时间运行,电机温度升高,绕组绝缘层便会逐渐老化,甚至烧毁电机。
3.选择流量合适的水泵
  水泵的流量,即出水量,一般不宜选得过大,否则会增加购买水泵的费用。应按需选用,如用户家庭使用的自吸式水泵,流量应尽量选小一些的;如用户灌溉用的潜水泵,就可适当选择流量大一些的。
4.农用水泵的选购关键
  1)要因地制宜选购水泵。常用的农用水泵有3种类型,即离心泵、轴流泵和混流泵。离心泵扬程较高,但出水量不大,适用于山区和井灌区;轴流泵出水量较大,但扬程不太高,适用于平原地区使用;混流泵的出水量和扬程介于离心泵和轴流泵之间,适用于平原和丘陵地区使用。用户要根据本地的地况、水源和提水高度进行选购。
  2)要适当超标选水泵。确定水泵类型后,要考虑其经济性能,特别要注意水泵的扬程和流量及其配套动力的选择。必须注意,水泵标牌上注明的扬程(总扬程)与使用时的出水扬程(实际扬程)是有差别的,这是由于水流通过输水管和管路附近时会有一定的阻力损失。所以,实际扬程一般要比总扬程低10%-20%,出水量也相应减少。因此,实际使用时,只能按标牌所注扬程和流量的80%~90%估算,水泵配套动力的选择,可按标牌上注明的功率选择,为了使水泵启动迅速和使用安全,动力机的功率也可略大于水泵所需功率,一般高出10%左右为宜;如果已有动力,选购水泵时,则可按动力机的功率选购与之相配套的水泵。
  3)要严格手续购水泵。选购时要审验"三证",即农业机械推广许可证、生产许可证和产品检验合格证,只有三证齐全方能避免购置淘汰产品及劣质产品。

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