ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Возникновение и развитие кавитации в гидравлических машинах из "Износ лопастных гидравлических машин от кавитации и наносов " Как уже говорилось, возникновение кавитации является следствием уменьшения абсолютного давления жидкости до ка-хой-то критической величины. Это уменьшение может происходить в соответствии с основными закономерностями работы гидромашины, а также может быть вызвано причинами, не зависящими от рабочего процесса. [c.40] Рассмотрим, как меняется давление воды при ее движении через рабочие органы реактивной гидротурбины от входа в турбинную камеру и до выхода из отсасывающей трубы [60]. [c.40] При течении воды по турбинной камере ни отметка, ни скоростной напор не меняются, однако имеют место гидравлические потери. Отложив влево от линии EF величины гидравлических потерь (точка а на линии I) и скоростного напора (точка Ь на линии //), видим, что давление в потоке, как избыточное, так и абсолютное снизилось. Продолжая откладывать влево от EF нарастающие величины гидравлических потерь, получаем непрерывную линию I. [c.41] Скорость потока возрастает в направляющем аппарате, отчего линия //, показывающая изменение скоростного напора, отходит сильно влево. Давление в потоке падает—на графике давление перед рабочим колесом меньше атмосферного, что может иметь место в низконапорных турбинах. [c.41] В рабочем колесе происходит преобразование энергии потока в механическую энергию вращающихся частей турбины. Сопутствующая этому отдача части ианора изображена отрезком, отложенным влево от линии / (точка i на линии III). Несмотря на то, что скоростной напор в колесе сильно уменьшается (линия II приближается к линии III), давление потока продолжает падать. [c.41] Далее никакого полезного преобразования энергии потока не происходит, и линия III располагается параллельно линии I. При движении через отсасывающую трубу скоростной напор уменьшается, что с уменьшением отметок приводит к постепенному увеличению давления. На выходе из отсасывающей трубы давление становится равным глубине Zg x ее погружения под уровень воды. [c.41] При таком рассмотрении область наибольшего разрежения, абсолютное давление в которой гораздо меньше атмосферного, находится на выходе из рабочего колеса турбины и в начале отсасывающей трубы. Это разрежение больше статического разрежения Ноте на величину дополнительного динамического разрежения, вызванного расширением отсасывающей трубы и определяемого режимом работы турбины. [c.41] Рассмотренные примеры наглядно демонстрируют, что нормальный рабочий процесс таких лопастных гидравлических машин как турбины и насосы сопровождается уменьшением давления потока и образованием зон, давление в которых может достигать критического значения с точки зрения возникновения кавитации. [c.42] Изменение общ,его уровня давления в гидравлической машине при различном высотном расположении ее по отношению к уровню свободной поверхности жидкости может быть легко проиллюстрировано на примерах центробежного насоса и реактивной гидротурбины. [c.43] Из уравнения (8) видно, что чем выше расположен насос по отношению к уровню жидкости в приемном резервуаре (т. е. чем больше величина Я.,), тем меньше давление на входе в насос и больше вероятность возникновения кавитации. [c.44] Геодезическая высота всасывания горизонтальных центробежных насосов представляет собой разность отметок оси рабочего колеса и свободной поверхности жидкости в приемном ре-зервуяре. Геодезическая высота всасывания вертикальных центробежных насосов равна разности отметок середины входных кромок лопаток рабочего колеса (первой ступени для многоступенчатых насосов) и свободной поверхности жидкости в резервуаре. [c.44] При расположении насоса ниже уровня воды в приемном резервуаре величина Bs имеет отрицательное значение. Отрицательное значение геодезической высоты всасывания обычно называют подпором. [c.44] Для вертикальных радиально-осевых турбин величина Я., отсчитывается от плоскости нижнего кольца направляющего аппарата до уровня воды в нижнем бьефе (рис. 21, а) для осевых—от оси поворота лопастей до поверхности нижнего бьефа (рис. 21, в) для горизонтальных — от наивысшей точки лопасти рабочего колеса до поверхности нижнего бьефа (рис. 21,6). [c.45] Уравнения (8) и (12) подтверждают существование и двух других, отд1еченных ранее причин общего понижения давления в гидравлических машинах. [c.46] Местное понижение давления в результате дополнительных гидравлических потерь с последующим развитием кавитации в этой части потока распространено в гидравлических машинах. Изменение площади потока при переходе из одного рабочего органа машины в другой является характерным примером в этом отношении. Обычно зоны пониженного давления, вызванные местными потерями напора, имеют относительно небольшие размеры. Однако в отдельных случаях, как например, при увеличении гидравлических потерь во всасывающей линии насоса [см. уравнение (8)], понижение давления может носить общий характер. [c.46] Местное увеличение скорости потока также приводит к дополнительному понижению давления и возникновению кавитации. Это увеличение скорости мон ет быть вызвано значительным уменьшением площади поперечного, сечения потока при действии регулирующего органа (затвор, задвижка, направляющий аппарат и т. д.) или при засорении и нарушении элементов проточной части. Такого рода понижение давления характерно для различных щелей и зазоров, скорости течения в которых, как правило, превышают скорости основного потока. [c.46] В гидравлических турбинах и насосах, как и в других гидравлических системах, как мы уже отмечали, наблюдаются два различных вида кавитации поверхностная и отрывная. Если первая имеет место на поверхностях отдельных частей машин или в непосредственной близости от них, то вторая возникает в результате колебания давления в турбулентных струях и периодически отрывающихся от поверхности вихрях. [c.47] Как следует из приведенного ранее анализа изменения давления потока при протекании его через элементы проточной части гидромашин, наиболее опасными органами, с точки зрения возникновения кавитации, являются рабочие колеса гидротурбин и насосов. Характерной для них является кавитация лопастей, или профильная кавитация. [c.47] При обтекании передней кромки лопасти рабочего колеса происходит понижение давления, которое вызвано связанным с обтеканием отклонением потока и сопутствующим ему появлением центробежных сил. Минимальное давление находится в точке А (рис. 22), максимальное—в точке В. На участке ВА это давление падает, переходя в разрежение. Характер изменения давления на этом участке и величина разрежения зависят, при прочих равных условиях от конечной толщины профиля лопасти и формы ее входной кромки. Разрежение, в частности, тем больше, чем короче участок перехода к полной толщине лопасти. [c.47] При больших значениях скорости на входе в рабочее колесо понижение давления может достигать значительной величины. Так, например, при относительной, скорости потока около 20 м1сек понижение давления составляет 8—25 м вод. ст. в зависимости от формы входной кромки [33, 116]. Следовательно, даже при положительных средних значениях давления в потоке возможно появление кавитации на входной кромке лопастей рабочих колес. [c.47] Вернуться к основной статье