淺論水泵的汽蝕現象與危害及解決方法

時間：2024-11-29閱讀：272

水泵運行過程中，如果泵內局部位置的壓力低于該溫度下水的飽和蒸氣壓力①時，水體內的雜質、微小固體顆粒，或在液體、固體的接觸面的縫隙中存在的氣核，會迅速生長為肉眼可看見的空泡②，空泡隨水流到達高壓區(qū)時，在周圍水體的擠壓作用下而潰滅，空泡的生成、潰滅過程涉及需多物理、化學現象，將產生噪聲、振動，并對過流部件材料產生侵蝕作用。這種現象稱為水泵的汽蝕現象。

水泵汽蝕時主要產生三方面的危害：

（1）使水泵性能惡化，汽蝕發(fā)生時將產生大量空泡，水中含有大量空泡時，破壞了水流的正常規(guī)律，使葉槽有效過流面面積減小，流動方向隨之改變，能量損失增大，從而引起水泵流量、揚程和效率的迅速下降，汽蝕嚴重時甚至會出現斷流。

（2）損壞過流部件，資料表明，當空泡被水流帶到高壓區(qū)迅速凝結、潰滅時，水流質點以高速向空泡沖擊，產生強烈的沖擊力，這種沖擊力作用在水泵泵殼和葉輪壁上，其瞬間的局部壓力，可以達到幾十至幾百兆帕，且作用頻率可達每分種2-3萬次，沖擊力非常大。水泵壁面在高強度沖擊力的反復作用下，金屬表面產生局部變形與硬化變脆，產生金屬疲勞現象，使金屬破裂與剝落。除力學作用外，還夾雜著水體中逸出的深入活潑氣體（如氧氣）對金屬的化學腐蝕以及水體對金屬的電化學腐蝕等。在綜合作用下，水泵壁面起初是出現麻點，繼而變成蜂窩狀，嚴重時壁面會在短期內被擊空。

（3）產生振動和噪聲，汽蝕發(fā)生時，隨著空泡的破裂和水流質點彼此間的撞擊，以及高強度沖擊力對泵殼和葉輪的反復沖擊，將使水泵產生振動和強烈的噪聲。當汽蝕振動的頻率與水泵自身的振動頻率接近時，可能會引起水泵的共振，從而大大增加振動的幅度，導致機座和基礎振動產生破壞，所以噪聲和振動也是用來判斷汽蝕是否發(fā)生和消失的主要依據之一。

二．汽蝕發(fā)生的位置

根據水泵汽蝕發(fā)生的部位不同，可將汽蝕分為以下四類：

（1）葉面汽蝕：是發(fā)生在葉片表面的汽蝕，主要是因為水泵安裝過高，或流量偏離設計流量過大時產生的汽蝕現象。其空泡形成和潰滅多發(fā)生在葉片的正面和背面或前輪盤內表面處以及葉片的根部。

（2）間隙汽蝕：泵內水流通過突然變窄的間隙時，速度增加，局部壓力下降，也會產生汽蝕。如軸流泵葉片外緣及泵殼之間的間隙內，離心泵密封環(huán)與葉輪外緣的間隙處，由于葉輪進水側與出水側的壓蓋很大，導致高速回流，造成局部壓降，引起間隙汽蝕。

（3）渦帶汽蝕：由于集水池，進水流道設計不良或水泵在非設計條件下工作，也可能在葉輪的下方產生自上而下的帶狀漩渦（簡稱渦帶），當渦帶中心壓力低于汽化壓力時，該渦帶即成為汽蝕帶。

（4）粗糙汽蝕：水流經過泵內凸凹不平的內壁面和過流部件時，在突出物的下游也容易產生局部負壓而引發(fā)汽蝕，該汽蝕稱為粗糙汽蝕。

注①：水的飽和蒸汽壓力是指一定水溫時水沸騰時蒸汽壓頭。常用Pva（Pa）表示。

防止氣蝕產生的方法

離心泵工作時不允許氣蝕產生，因此必須保證NPSHa-NPSHr>S。當NPSHa不能滿足此要求時，可采取買方（用戶）設法提高NPSHa值，或賣方（泵廠）設法降低NPSHr值的方法予以解決，祥見表

	方法	優(yōu)點	缺點	備注
買方采取的方法	（1）降低泵的安裝高度（提高吸液面位置或降低泵的安裝位置），必要時采用倒灌方式	可選用效率較高，維修方便的泵	增加安裝費用	此方法且方便，建議盡可能采用
	（2）減少吸入管路阻力，如加大管徑，減少管路附件、底閥、彎管、閘閥等	可改進吸入條件，節(jié)約能耗	增加投資費用（指管徑放大）
	（3）增加一臺升壓泵	可降低主泵價格，提高主泵效率	增加設備和管路維修量增大
	（4）降低泵送液體溫度，以降低氣化壓力	可選用效率較高，維修方便的泵	需增加冷卻系統
	（5）避免在進口管路采用閥節(jié)流	避免局部阻力損失
	（6）在流量、揚程相同情況下，采用雙吸泵，其NPSHr值小			有時也可考慮采用
賣方采取的方法	（1）提高流道表面光潔度，對流道進行打磨和清理	方便簡單	加工成本上升	經常采用
	（2）加大葉輪進口處直徑，以降低進口流速	方便簡單	回流的可能性增大，不利于穩(wěn)定運轉	一般很少采用
	（3）降低泵的運轉	簡單易行	同樣流量、揚程下，低速泵價格高、效率低	一般很少采用
	（4）在泵進口增加誘導輪	簡單易行	泵的工作范圍有所縮小	經常采用
	（5）對葉片可調的混流泵、軸流泵，可采用調節(jié)葉片安裝角度的方法			經常采用
	（6）過流部件采用耐氣蝕的材料，如硬質合金、磷青銅、18-8、CrNi鋼等	泵的結構、性能曲線均不變	材料成本上升	經常采用

上海凱程制泵有限公司

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