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水泵流体喘振现象的分析

浏览次数：102 次 更新时间：2020-06-10

    什么是喘振现象？什么是流体喘振原因？预防水泵喘振现象的措施有哪些？ 

    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。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。

       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，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。

       立式管道离心泵与风机由于其起动方式与轴流式不同，一般是阀门全关时起动，然后逐渐开启阀门，增加流量，所以当采用具有驼峰形性能曲线的泵与风机时，必然要通过不稳定工况区。在此区域内有可能发生喘振现象，但时间很短，所以由于喘振而导致叶片断裂的报道还没有。分析起来，离心泵与风机的叶片有前后盘在两端固定，叶片流道窄，其刚性要比轴流式悬臂梁形且流道宽的叶片强得多，因而在旋转失速的激振作用下发生共振的可能性也要小得多。