离心水泵汽蚀的分析及改善措施

离心水泵汽蚀的分析及改善措施

【摘 要】本文对离心泵汽蚀产生的原因及对水泵运行造成的危害进行了论述，提出了几点改善措施。仅供参考！

【关键词】汽蚀；装置汽蚀余量；泵汽蚀余量；改善措施

1 前言

“汽蚀”对离心泵零件损坏是极其严重的，它会使其产生麻点，破坏金属形成蜂窝状，甚至被蚀透断裂。当水泵的内部因“汽蚀”而产生大量气泡充塞叶片流道时，将影响水流正常运动，减少了水泵叶片对水的能量传递，因而使水泵性能参数改变，降低工作效率。所以，采取有效改善措施，克服水泵汽蚀现象，可以保证水泵正常高效运行。

2 离心水泵汽蚀现象及危害

离心水泵在工作时，外接的管道存在液体的吸入段和压出段。同样，在离心水泵的内部也存在液体吸入段和压出段。那么，在离心水泵的内部必然存在一个吸入段和压出段的分界面。水流从水泵吸入口流至该分界面之前，由于流动阻力的存在，其压力是逐渐降低的，若在这段流程中，水流的压力已经降至该流体温度下汽化压力，液体便在该处开始汽化，产生大量气泡，并且使原来溶解于水的气体也同时从水中分离出来。产生的气泡随着水流不断被带走，又在原处不断产生新的气泡。

当含有大量气泡的液体流入叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，就像无数颗小子弹一样以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次。由于这样频率的冲击，使金属表面硬化，变得脆弱，形成局部疲劳，使金属的颗粒陆续剥落，同时气泡中的活泼气体，如氧气对金属起化学腐蚀作用。离心水泵长期在该状态下运行，叶轮等的表明就会产生汽蚀麻点或空洞。这就是所谓的汽蚀现象。当汽蚀较严重时，产生的气泡数会大大增加，以致完全占据了离心水泵内部吸入段的过流断面，此时就会出现水泵空转和断流现象。

水泵在发生“汽蚀”时，因气泡在液体压力高的地方迅速破裂消失，使叶片上或泵壳等部位，由于高压液体猛烈冲击而引起噪音和振动以及机械损坏，对水泵的运行寿命和安全生产造成很大的危险。

3 改善措施

3.1泵汽蚀基本关系式

泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。因此，研究汽蚀发生的条件，应从泵本身和吸入装置双方来考虑，泵汽蚀的基本关系式为

NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa

NPSHa=NPSHr（NPSHc）—泵开始汽蚀

NPSHa NPSHa>NPSHr（NPSHc）—泵无汽蚀

式中 NPSHa—装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，越大越不易汽蚀；

NPSHr—泵汽蚀余量，又叫必需的汽蚀余量或泵进口动压降，越小抗汽蚀性能越好；

NPSHc—临界汽蚀余量，是指对应泵性能下降一定值的汽蚀余量；

[NPSH]—许用汽蚀余量，是确定泵使用条件用的汽蚀余量，通常取[NPSH]=（1.1～1.5）NPSHc。

3.2 计算公式

（1）装置汽蚀余量的计算

NPSHa= Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg

式中Pc—进口水池液面绝对压力

hc—进水管路阻力损失

Ps—液体饱和蒸汽压

hg—泵安装高度（泵进口中心线离进水池液面高度差）

（2）泵汽蚀余量的计算

NPSH?r=V?O2/2g+λW?O2/2g

式中V?O—叶片进口前的绝对速度

W?O—叶片进口前的相对速度

λ—叶片进口压降系数

3.3防止发生汽蚀的措施

改善泵的吸人性能，提高泵抗汽蚀性能的措施，可以从提高装置汽蚀余量NPSHa，降低泵汽蚀余量NPSHr及其它的措施着手研究。

（1）提高装置汽蚀余量的措施

①减小进水管路阻力损失。吸入管路内的液体流速不能选取太高。一般情况下，阻力损失与流体速度的平方成正比，所以在允许增大管道直径的情况下，尽量降低吸人管路内液体的流速。降低阻力损失的另一种措施是尽量去掉不必要的局部阻力装置，如阀门、弯头和附件等。

②减小泵的安装高度hg（或增加几何倒灌高度）。

③提高泵的人口压力。例如装置诱导轮，诱导轮装设在首级叶轮前，它类似于轴流泵的叶轮，液体通过诱导轮后压力升高。增压后的液体流人泵首级叶轮，由于装置汽蚀余量的提高，叶轮一般不太会发生汽蚀。诱导轮本身应该有较大的通流面积，较少的叶片数（一般取2～3片）和较小的轮毂直径，这样诱导轮本身就有较好的抗汽蚀性能。

（2）降低泵汽蚀余量的措施

①首级叶轮采用双吸式；采用双吸式叶轮在这里并不是为了增加流量，而是使叶轮人口的液体流速降低一半。所以采用双吸式能够降低泵汽蚀余量。

②降低叶轮人口部分液体的流速；叶轮人口部分液体流速如能降低，则泵汽蚀余量亦能下降从而提高泵的抗汽蚀性能。其方法有二：一是增大叶轮人口直径；二是增大叶轮叶片进口的宽度。

③选择适当的叶片数和冲角；叶片数不能太多否则容易在叶轮的叶片进口处造成阻塞，使流速增加，压力降低，泵汽蚀余量增大。选择恰当的正冲角，泵的效率基本不受影响，而且有利于提高泵抗汽蚀性能。

④叶片在叶轮人口处延伸布置；适当增大叶轮前盖板处液流转弯半径；防止长时间在大流量下运行；前盖板板转弯半径处，液流由于质性的缘故容易造成脱流。而增大前盖板的转弯半径，能减小脱流，降低局部阻力损失。对泵抗汽蚀是有利的。

（3）提高抗汽蚀的其它措施

由于受到使用、安装条件的，有些泵较容易产生气泡，造成汽蚀。因此，采用抗汽蚀性能好的材料作叶轮或过流部件，可大大提高泵的使用寿命。

（4）在运行过程中防止泵汽蚀的措施

泵发生汽蚀时，应把流量调小或降速运行；泵在日常运行中应时时关注运行参数，定期检修水泵，及时清除吸水口侧流道德污垢，提高水泵检修质量，恢复其通流能力。

4 结论

随着工业和科技的不断发展水泵成为给排水工程中关键的设备，汽蚀的发生直接影响其使用寿命。避免水泵发生汽蚀除了在设计、安装和运行中采取以上措施外，还应该加强日常的管理，定期检修，需要我们在生产实践中、工作和学习过程中不断的摸索和探讨。

参考文献：

[1]赵万勇.大型泵叶轮抗汽蚀性能的改善[J].流体机械，1998（9）.

[2]杨诗成，王喜魁.泵与风机[M].北京：中国电力出版社.2004（8）.