淺論水泵的汽蝕現(xiàn)象與危害及解決方法

2024年11月29日 07:00:45人氣：5來(lái)源：上海凱程制泵有限公司

水泵運(yùn)行過(guò)程中，如果泵內(nèi)局部位置的壓力低于該溫度下水的飽和蒸氣壓力①時(shí)，水體內(nèi)的雜質(zhì)、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(huì)迅速生長(zhǎng)為肉眼可看見的空泡②，空泡隨水流到達(dá)高壓區(qū)時(shí)，在周圍水體的擠壓作用下而潰滅，空泡的生成、潰滅過(guò)程涉及需多物理、化學(xué)現(xiàn)象，將產(chǎn)生噪聲、振動(dòng)，并對(duì)過(guò)流部件材料產(chǎn)生侵蝕作用。這種現(xiàn)象稱為水泵的汽蝕現(xiàn)象。

水泵汽蝕時(shí)主要產(chǎn)生三方面的危害：

（1）使水泵性能惡化，汽蝕發(fā)生時(shí)將產(chǎn)生大量空泡，水中含有大量空泡時(shí)，破壞了水流的正常規(guī)律，使葉槽有效過(guò)流面面積減小，流動(dòng)方向隨之改變，能量損失增大，從而引起水泵流量、揚(yáng)程和效率的迅速下降，汽蝕嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)斷流。

（2）損壞過(guò)流部件，資料表明，當(dāng)空泡被水流帶到高壓區(qū)迅速凝結(jié)、潰滅時(shí)，水流質(zhì)點(diǎn)以高速向空泡沖擊，產(chǎn)生強(qiáng)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(dá)到幾十至幾百兆帕，且作用頻率可達(dá)每分種2-3萬(wàn)次，沖擊力非常大。水泵壁面在高強(qiáng)度沖擊力的反復(fù)作用下，金屬表面產(chǎn)生局部變形與硬化變脆，產(chǎn)生金屬疲勞現(xiàn)象，使金屬破裂與剝落。除力學(xué)作用外，還夾雜著水體中逸出的深入活潑氣體（如氧氣）對(duì)金屬的化學(xué)腐蝕以及水體對(duì)金屬的電化學(xué)腐蝕等。在綜合作用下，水泵壁面起初是出現(xiàn)麻點(diǎn)，繼而變成蜂窩狀，嚴(yán)重時(shí)壁面會(huì)在短期內(nèi)被擊空。

（3）產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，汽蝕發(fā)生時(shí)，隨著空泡的破裂和水流質(zhì)點(diǎn)彼此間的撞擊，以及高強(qiáng)度沖擊力對(duì)泵殼和葉輪的反復(fù)沖擊，將使水泵產(chǎn)生振動(dòng)和強(qiáng)烈的噪聲。當(dāng)汽蝕振動(dòng)的頻率與水泵自身的振動(dòng)頻率接近時(shí)，可能會(huì)引起水泵的共振，從而大大增加振動(dòng)的幅度，導(dǎo)致機(jī)座和基礎(chǔ)振動(dòng)產(chǎn)生破壞，所以噪聲和振動(dòng)也是用來(lái)判斷汽蝕是否發(fā)生和消失的主要依據(jù)之一。

二．汽蝕發(fā)生的位置

根據(jù)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?yàn)樗冒惭b過(guò)高，或流量偏離設(shè)計(jì)流量過(guò)大時(shí)產(chǎn)生的汽蝕現(xiàn)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(nèi)表面處以及葉片的根部。

（2）間隙汽蝕：泵內(nèi)水流通過(guò)突然變窄的間隙時(shí)，速度增加，局部壓力下降，也會(huì)產(chǎn)生汽蝕。如軸流泵葉片外緣及泵殼之間的間隙內(nèi)，離心泵密封環(huán)與葉輪外緣的間隙處，由于葉輪進(jìn)水側(cè)與出水側(cè)的壓蓋很大，導(dǎo)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(jìn)水流道設(shè)計(jì)不良或水泵在非設(shè)計(jì)條件下工作，也可能在葉輪的下方產(chǎn)生自上而下的帶狀漩渦（簡(jiǎn)稱渦帶），當(dāng)渦帶中心壓力低于汽化壓力時(shí)，該渦帶即成為汽蝕帶。

（4）粗糙汽蝕：水流經(jīng)過(guò)泵內(nèi)凸凹不平的內(nèi)壁面和過(guò)流部件時(shí)，在突出物的下游也容易產(chǎn)生局部負(fù)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(shí)水沸騰時(shí)蒸汽壓頭。常用Pva（Pa）表示。

防止氣蝕產(chǎn)生的方法

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

	方法	優(yōu)點(diǎn)	缺點(diǎn)	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(shí)采用倒灌方式	可選用效率較高，維修方便的泵	增加安裝費(fèi)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(jìn)吸入條件，節(jié)約能耗	增加投資費(fèi)用（指管徑放大）
	（3）增加一臺(tái)升壓泵	可降低主泵價(jià)格，提高主泵效率	增加設(shè)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(tǒng)
	（5）避免在進(jìn)口管路采用閥節(jié)流	避免局部阻力損失
	（6）在流量、揚(yáng)程相同情況下，采用雙吸泵，其NPSHr值小			有時(shí)也可考慮采用
賣方采取的方法	（1）提高流道表面光潔度，對(duì)流道進(jìn)行打磨和清理	方便簡(jiǎn)單	加工成本上升	經(jīng)常采用
	（2）加大葉輪進(jìn)口處直徑，以降低進(jìn)口流速	方便簡(jiǎn)單	回流的可能性增大，不利于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)	一般很少采用
	（3）降低泵的運(yùn)轉(zhuǎn)	簡(jiǎn)單易行	同樣流量、揚(yáng)程下，低速泵價(jià)格高、效率低	一般很少采用
	（4）在泵進(jìn)口增加誘導(dǎo)輪	簡(jiǎn)單易行	泵的工作范圍有所縮小	經(jīng)常采用
	（5）對(duì)葉片可調(diào)的混流泵、軸流泵，可采用調(diào)節(jié)葉片安裝角度的方法			經(jīng)常采用
	（6）過(guò)流部件采用耐氣蝕的材料，如硬質(zhì)合金、磷青銅、18-8、CrNi鋼等	泵的結(jié)構(gòu)、性能曲線均不變	材料成本上升	經(jīng)常采用

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