Кавитация на питательных насосах паровых котлов
Завацкий Виктор
В паровых котельных очень важным элементом являются питательные насосы. Правильный их подбор, расчет кавитационного запаса и выбор метода регулирования подачи питательной воды в котел имеет очень большое значение для безаварийной работы котельной.
Рис.1 Питательные насосы
Причины возникновения кавитации в насосе
Начнем по порядку. Как мы знаем в подавляющем большинстве схем паровых котельных вода после водоподготовки попадает в атмосферный деаэратор. Туда же направляется кислородсодержащий конденсат, а также какое-то количество перегретого конденсата. В атмосферном деаэараторе происходит удаление корозионноактивных газов, при этом вода нагревается до температуры 102-104℃. В деаэратор также дозируются реагенты для связывания остаточного кислорода и повышения рН. После этого питательная вода попадает на всас питательных насосов.
Здесь очень важным моментом является правильный подбор высоты установки деаэратора. Так как температура воды в деаэраторе составляет 102-104℃, давление избыточное 0,2 бар, давление воды на всасе насосов уйти в зону небольшого вакуума. В связи с этим вода закипит и из нее начнут выделяться пузырьки. Это явление известно нам под названием кавитация. Многие об этом явлении знают, а кто не знает, может найти больше информации в интернете, не будем останавливаться. Скажу одно, если насосы кавитирую, у Вас большие проблемы, надо срочно принимать меры. Пузырьки могут в течение нескольких недель «прожрать» ямки в корпусе. После этого насос перестанет справляться с расходом воды на номинальной мощности и вскоре не сможет выполнять свою функцию
Как убрать кавитацию в насосе
Чтобы избежать кавитации необходимо на этапе проектирования правильно все посчитать. Мы должны создать такие условия, чтобы не возникало вакуума на всасе и оставался еще так называемый кавитационный запас. Для этого в расчете мы учитываем высоту установки деаэратора, высоту рабочего уровня воды в деаэраторе, рабочее давление в деаэраторе, сопротивление участка трубы между деаэратором и питательным насосом.
H=pb*10,2-NPSH-Hf-Hv-Hs, где
H – минимальное давление подпора жидкости, м необходимо для устранения опасности кавитации в насосе
pb – барометрическое давление, бар, в открытой системе=1 бар, в закрытых системах
NPSH – минимально допустимый положительный подпор, м вод.ст.
Hf – потери на трение во всасывающем трубопроводе, м вод.ст.
Hv – давление насыщенного пара , м вод.ст.
Hs – запас надежности, 0,5-2,0м
Рис.3. Формула расчета кавитационного запаса
Кроме того, у любого насоса в технических параметрах есть так называемый коэффициент NPSH. Он зависит от конструкции насоса. Для питательных насосов чем меньше этот коэффициент, тем лучше. Некоторые поставщики котлов в комплекте поставляют насосы, сделанные по специальному заказу с низким NPSH, чтобы уменьшить вероятность кавитации в процессе работы.
Зная факторы, влияющие на цифры в формуле, мы можем их регулировать. Например, разместить повыше деаэратор или увеличить диаметр трубы между деаэратором и питательным насосом (некоторые производители используют рукавные шланги для снижения сопротивления этого участка), или подобрать другой насос с более низким NPSH.
Рис.4 Фото бустерного насоса
Если по каким-то причинам, перебрав все варианты, все-таки не удается добиться достаточного кавитационного запаса, тогда прибегают к установке бустерных насосов. По сути бустерный насос это насос с низким коэффициентом NPSH с аналогичным питательному насосу расходом, но меньшим напором, на всасе питательного насоса. Он создает необходимый подпор питательному насосу и, таким образом, насос не кавитирует.
Есть и другие хорошие решения, которые также помогают в какой-то степени защитить насос от кавитации, например, разгрузочная линия или автоматический воздушник на насосе. Однако стоит помнить, что надо не бороться с возможными последствиями, а устранять причину кавитации, т.е. выполнить расчет и создать необходимы кавитационный запас
