汽蚀原因及解决方法

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在轮胎硫化过程中，内压过热水的稳定供给与循环是极其重要的。在其完整的闭路循环系统中，热水ZYB-2.1/3.5B如同人体的心脏一样重要，不可须央出现故障。但是，实际的情况难免意外。仅汽蚀来说，不仅造成油泵的损伤，尤其能导致循环系统产生大的压力波动，甚至顿时失压，对初硫化期间的轮胎造成了致命伤。由此可见，认清汽蚀原因，采取有效防范或妥善解决措施是十分必要的。
    1 汽蚀原因分析 
    1.1 定性分析 
    油泵吸入口处的水因汽化成汽泡，这些汽泡在油泵排出口之前被高压挤碎(水的质点在叶轮流道上运动时，是不断增大能量的，汽泡被挤碎的位置也是唯一的)，由于汽泡的占空突然“消失”，引起了水质点的强烈冲击，造成对泵叶轮的汽蚀破坏，同时使泵出水压力波动，严重时产生失压。 
    油泵吸入口处水的汽化条件是:其压力突然低于该处水温对应的饱和蒸汽压力。一个正在稳定运行的供热系统，压力、水温、流量稳定，在遇到下列情况(之一)时，就会使油泵入口处的水压降低。 
    (1)供入除氧   
器的蒸汽压突然降低； 
    (2)供入除氧器的蒸汽温度突然降低； 
    (3)大量地向除氧器中补充较低温度的凉水； 
    (4)硫化车间用水量突然加大； 
    (5)泵出口以外直至循环回除氧器管网中管路阻力突然大幅度减小； 
    (6)泵出口以外直至循环回除氧器管网中突然有大量的泄漏。
    一旦因上述情况使泵入口处压力降至低于饱和蒸汽压，就会产生汽蚀。
    1.2 定量分析 http://www.jinanyoubeng.com/zhayoubeng.html
    附图是除氧加热系统简图。取除氧器内液面作基准高度，定义为“1-1”界面。油泵入口处为“2-2”界面。  
    (1)安装高度计算 
    Hg=P0/ρg-P饱/ρg -Δh-Σhf(1-2) (1) 
    式中Hg——计算安装高度，m；
    P0——除氧器内汽压，Pa； 
    P饱——热油泵入口处，即“2-2”界面处水的饱和汽压，Pa； 
    ρ——液体密度，kg/m3； 
    g——重力加速度，m/S2； 
    Δh——泵的汽蚀余量，m； 
    Σhf(1-2)——热水自除氧器流至油泵入口处的阻力损失，m。 
    热水自除氧器流至油泵入口处时，可以忽略水温的变化，即认为P饱=P0，泵的汽蚀余量Δh，随泵资料给出为3.9m水柱高。 
    输入侧管道阻力损失Σhf(1-2)估计为1.1m水柱高。 
    于是，由(1)式计算: 
    Hg′=-3.9-1.1=-5m水柱高 
    这是按20℃水计算结果，折成170℃水时: 
    Hg=ρ20gHg′/ρ170g=998.2×(-5)/897.3=-5.5m水柱高 
    就是说，热油泵的安装高度至少要比除氧器最低运行液位低5.5m。 
    实际例子是低10m，安装高差尚有4.5m的裕量(按170℃水计算所得)。
    (2)除氧器内压变化多少可发生汽蚀 
    己处于稳定运行状态的除氧动力系统，除氧器内汽压、水温，油泵入口处的压力和水温都是相对稳定的。假定这时P0突然降低，则系统平衡便被破坏。但在P0降低的同时，油泵入口处的水温是绝对不会立即下降的，现有10m170℃水所形成的压力是: 
    h′=10×897.3/998.2≈9m水柱高 
    用(1)式计算P0的下降量: 
    令[(P0-ΔP)-P饱]/ρg一Δh-Σhf(1-2)+h′=0 
    (P0-ΔP)-P饱=[-h′+ h+Σhf(1-2)]ρg=[-9+3.9+1.1]×998.2×9.8=-39129.44Pa 
    ∵P0=ΔP -P饱= P饱-ΔP -P饱=-ΔP 
    ∴ΔP=39129Pa 
    即，若水温在170℃，即饱和蒸汽压(表压)为0.678MPa状态下稳态运行，当汽压突然降到表压0.639MPa以下时，就有可能造成汽蚀。
    (3)补水量达到多少可致汽蚀发生 
    管网中一旦发生较大泄漏，系统平衡破坏，除氧器水位就会快速下降，于是就需要快速大量地补入相对低温的软水。 
    设除氧器稳态运行存水量为: 
    25m3(容积)×0.7(占空率)=17.5m3 
    在某较短时间内，因水位突降，存水量减少了Vm3，于是补入低温水Vm3。 
    在补入低温水时，P0也会降低，蒸汽的流量会增大，携入热量速率会大于原先稳态运行时。为简化推导，在此仅考虑冷热水的热交换对P0。