工業離心泵汽蝕現象分析及措施
作者：離心泵 來源：離心泵 發布時間：2020-05-21
液體在一定溫度下，降低壓力至該溫度下的汽化壓力時，液體便產生氣泡，把這種產生汽泡的現象稱為汽蝕。汽蝕能產生振動和噪音，降低泵的性能，破壞過流部件。離心泵在使用中產生汽蝕對泵的性能及生產會帶來很大的問題，那么汽蝕是怎么產生的，有哪些應對措施呢？
一、汽蝕產生的過程
1、當泵的流量大于設計流量時，液體撞擊葉片背面，低壓力部位在葉片進口靠近前蓋板的葉片正面上。
2、當泵的流量小于設計流量時，液體在進口撞擊葉片正面，低壓力在葉片進口處靠近前蓋板的葉片背面上。
3、氣體產生
如液體壓力降低到汽化壓力或更低時，液體會汽化產生汽泡，還有原來溶于液體現因壓力降低而逸出的氣體。
4、氣泡破滅
流到高壓區，迅速凝結，氣體重新溶人液體造成局部真空，四周液體質點以極大速度沖來，互相撞擊，產生局部高達幾十MPa的壓力，引起噪音和振動。
產生過程：低壓區→產生氣泡→高壓區→氣泡破裂→產生局部真空→水力沖擊→發生振動、噪音，部件產生麻點、蜂窩狀的破壞現象。
二、汽蝕的危害
1、使泵產生振動和噪音
汽泡破滅時，液體互相撞擊，同時也在撞擊金屬表面，這樣就會產生各種頻率的噪音，嚴重時可聽見泵內“劈啪”的聲音。同時引起機組振動，而機組振動頻率與撞擊頻率成整數倍，則產生更強烈的汽蝕共振，致使機組被迫停車。
汽蝕不僅對水力機械的正常運轉威脅很大，而且也是水力機械向高速發展的重要障礙。因為當流體流速越高時，就越容易造成某一局部壓力越低，更易于液體汽化造成汽蝕。
2、使過流部件被剝落破壞
汽泡破滅區的金屬受高頻高壓液擊而發生疲勞破壞，氧氣借助汽泡凝結時的放熱，對金屬有化學腐蝕作用。在上述雙重作用下，葉輪外緣的葉片及蓋板、蝸殼或導輪等處會產生麻點和蜂窩狀的破壞。
通常受汽蝕破壞的部位多在葉輪出口附近和排液室進口附近，汽蝕初期，表現為金屬表面出現麻點，繼而表面呈現溝槽狀、蜂窩狀、魚鱗狀；嚴重時可造成葉片穿孔甚至葉輪破裂、釀成嚴重事故，嚴重影響了泵的使用壽命。
3、使泵的性能下降
汽蝕使葉輪和液體之間的能量傳遞受到嚴重干擾。大量汽泡的存在堵塞了流道，破壞了泵內液體的連續流動，使泵的流量、揚程和效率都明顯下降，嚴重時出現斷裂工況。
三、應對汽蝕的措施
1、避免發生汽蝕的措施
1）降低液體溫度（使液體飽和壓力降低）；
2）減小吸上高度或變凈正吸入為灌注吸入（使吸口壓力增大）；
3）降低吸入管阻力（采用粗而光滑的吸管，減少管路附件等）；
4）關小排出閥或降低泵轉速（降低流量）。
2、提高泵抗蝕性能的措施
1）改進葉輪入口處形狀（加大進口直徑、加大葉片進口邊的寬度、增大葉輪前蓋板轉彎處的曲率半徑、采用扭曲葉片、加設誘導輪）；
2）采用抗蝕材料（鋁鐵青銅、2Gr13、稀土合金鑄鐵、高鎳鉻合金）；
3）葉輪表面光滑，葉片流道圓滑。
四、汽蝕余量Δh
汽蝕余量Δh：是指泵的入口處的液體具有的壓頭與液體汽化時的壓頭(飽和蒸汽壓頭pv /ρg）之差。又稱NPSH靜正吸上水頭。
有效汽蝕余量Δha ：工作時實際具有的汽蝕余量。
必需汽蝕余量Δhr ：避免汽蝕所必需的汽蝕余量。
必需汽蝕余量Δhr很難用理論準確求得，均用試驗確定。等于試驗中的臨界汽蝕余量Δhc+0.3m。且取決于泵的結構型式和流量。必需汽蝕余量Δhr和允許吸上真空高度Ｈｓ均由試驗得出，均來表示泵的吸入性能好壞。
▲當有效汽蝕Δha降到低于必需汽蝕余量Δhr時，產生噪音、振動、壓頭明顯降低，稱不穩定汽蝕區。
▲當有效汽蝕Δha進一步降低，噪音和振動并不強烈，壓頭和流量脈動消失，特性曲線呈一條下垂線，稱“斷裂工況”，也稱“穩定汽蝕”。
▲不同的吸高Zs（Zs3 >Zs3 > Zs3），吸高Zs越大，有效汽蝕余量Δha越小，斷裂工況向小流量的方向移動，不發生汽蝕的流量范圍越小。
