浅论水泵的汽蚀现象与危害及解决方法

2024年11月29日 07:00:45人气：48来源：上海凯程制泵有限公司

水泵运行过程中，如果泵内局部位置的压力低于该温度下水的饱和蒸气压力①时，水体内的杂质、微小固体颗粒，或在液体、固体的接触面的缝隙中存在的气核，会迅速生长为肉眼可看见的空泡②，空泡随水流到达高压区时，在周围水体的挤压作用下而溃灭，空泡的生成、溃灭过程涉及需多物理、化学现象，将产生噪声、振动，并对过流部件材料产生侵蚀作用。这种现象称为水泵的汽蚀现象。

水泵汽蚀时主要产生三方面的危害：

（1）使水泵性能恶化，汽蚀发生时将产生大量空泡，水中含有大量空泡时，破坏了水流的正常规律，使叶槽有效过流面面积减小，流动方向随之改变，能量损失增大，从而引起水泵流量、扬程和效率的迅速下降，汽蚀严重时甚至会出现断流。

（2）损坏过流部件，资料表明，当空泡被水流带到高压区迅速凝结、溃灭时，水流质点以高速向空泡冲击，产生强烈的冲击力，这种冲击力作用在水泵泵壳和叶轮壁上，其瞬间的局部压力，可以达到几十至几百兆帕，且作用频率可达每分种2-3万次，冲击力非常大。水泵壁面在高强度冲击力的反复作用下，金属表面产生局部变形与硬化变脆，产生金属疲劳现象，使金属破裂与剥落。除力学作用外，还夹杂着水体中逸出的深入活泼气体（如氧气）对金属的化学腐蚀以及水体对金属的电化学腐蚀等。在综合作用下，水泵壁面起初是出现麻点，继而变成蜂窝状，严重时壁面会在短期内被击空。

（3）产生振动和噪声，汽蚀发生时，随着空泡的破裂和水流质点彼此间的撞击，以及高强度冲击力对泵壳和叶轮的反复冲击，将使水泵产生振动和强烈的噪声。当汽蚀振动的频率与水泵自身的振动频率接近时，可能会引起水泵的共振，从而大大增加振动的幅度，导致机座和基础振动产生破坏，所以噪声和振动也是用来判断汽蚀是否发生和消失的主要依据之一。

二．汽蚀发生的位置

根据水泵汽蚀发生的部位不同，可将汽蚀分为以下四类：

（1）叶面汽蚀：是发生在叶片表面的汽蚀，主要是因为水泵安装过高，或流量偏离设计流量过大时产生的汽蚀现象。其空泡形成和溃灭多发生在叶片的正面和背面或前轮盘内表面处以及叶片的根部。

（2）间隙汽蚀：泵内水流通过突然变窄的间隙时，速度增加，局部压力下降，也会产生汽蚀。如轴流泵叶片外缘及泵壳之间的间隙内，离心泵密封环与叶轮外缘的间隙处，由于叶轮进水侧与出水侧的压盖很大，导致高速回流，造成局部压降，引起间隙汽蚀。

（3）涡带汽蚀：由于集水池，进水流道设计不良或水泵在非设计条件下工作，也可能在叶轮的下方产生自上而下的带状漩涡（简称涡带），当涡带中心压力低于汽化压力时，该涡带即成为汽蚀带。

（4）粗糙汽蚀：水流经过泵内凸凹不平的内壁面和过流部件时，在突出物的下游也容易产生局部负压而引发汽蚀，该汽蚀称为粗糙汽蚀。

注①：水的饱和蒸汽压力是指一定水温时水沸腾时蒸汽压头。常用Pva（Pa）表示。

防止气蚀产生的方法

离心泵工作时不允许气蚀产生，因此必须保证NPSHa-NPSHr〉S。当NPSHa不能满足此要求时，可采取买方（用户）设法提高NPSHa值，或卖方（泵厂）设法降低NPSHr值的方法予以解决，祥见表

	方法	优点	缺点	备注
买方采取的方法	（1）降低泵的安装高度（提高吸液面位置或降低泵的安装位置），必要时采用倒灌方式	可选用效率较高，维修方便的泵	增加安装费用	此方法且方便，建议尽可能采用
	（2）减少吸入管路阻力，如加大管径，减少管路附件、底阀、弯管、闸阀等	可改进吸入条件，节约能耗	增加投资费用（指管径放大）
	（3）增加一台升压泵	可降低主泵价格，提高主泵效率	增加设备和管路维修量增大
	（4）降低泵送液体温度，以降低气化压力	可选用效率较高，维修方便的泵	需增加冷却系统
	（5）避免在进口管路采用阀节流	避免局部阻力损失
	（6）在流量、扬程相同情况下，采用双吸泵，其NPSHr值小			有时也可考虑采用
卖方采取的方法	（1）提高流道表面光洁度，对流道进行打磨和清理	方便简单	加工成本上升	经常采用
	（2）加大叶轮进口处直径，以降低进口流速	方便简单	回流的可能性增大，不利于稳定运转	一般很少采用
	（3）降低泵的运转	简单易行	同样流量、扬程下，低速泵价格高、效率低	一般很少采用
	（4）在泵进口增加诱导轮	简单易行	泵的工作范围有所缩小	经常采用
	（5）对叶片可调的混流泵、轴流泵，可采用调节叶片安装角度的方法			经常采用
	（6）过流部件采用耐气蚀的材料，如硬质合金、磷青铜、18-8、CrNi钢等	泵的结构、性能曲线均不变	材料成本上升	经常采用

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