离心泵的汽蚀及预防措施

离心泵的汽蚀及预防措施
摘要：离心泵是一种在生产中得到广泛应用的液体传输装置，主要的工作原理则是借助高速旋转的叶轮去带动液体产生足够离心力，进而实现液体的传送目的。

在离心泵运转之前，首先要往进水管与离心泵中灌满水，当离心泵的叶轮开始高速旋转时，则会带动泵内的水一同高速旋转，液体则会从入口高速通过到出口。

在强大的离心力作用下，压力与速度都会增加，液体被排除的过程也正是速度能与压力能转换的过程，此时叶轮中心的液体与吸入泵内的液体形成压力差，进而使得离心泵能够保证液体从入口到出口的正常传送。

关键词：离心泵；液体；离心力；汽蚀
在离心泵的工作过程中，叶轮处于高速旋转状态，此时储存在泵内的液面与入口处的压面形成压强差，而当吸入液体的饱和蒸汽压比叶轮入口处的最低压力要大时，吸入的液体则会在叶轮入口处出现气化现象，进而叶轮入口处会堆积大量气泡，倘若气泡的气化压力比液体压力要小，那么叶轮入口处的液体会出现撞击现象，而离心泵内局部压力的增大会严重影响液体的正常传送，而且频繁而又猛烈的撞击会对过流部件造成严重的损坏。

这种因液体的气化、凝结而形成的高频率冲击负荷，对金属表面造成腐蚀、损害的现象也即是汽蚀现象[1]。

一、离心泵的工作原理及汽蚀现象的产生机理
离心泵是一种应用非常广泛的液体传输装置，其主要的工作原理是靠高速旋
转的叶轮来使液体产生足够的离心力来完成相关的液体传送工作，在离心泵开始
正常工作之前是需要在进水管及泵体中灌满水的，一旦叶轮开始高速的旋转，水
也会随之进行高速的旋转，液体从进口到出口流动的过程中，在离心力的作用下，压力及速度会有所增加，而液体在被排出的过程中，会完成速度能与压力能的转换，这样的情况下就会在叶轮的中心处的液体与吸入罐处的液体产生很大的压力差，有这种压力差的存在，离心泵就能完成液体的吸入与排出工作，保证液体的
正常传输[2]。

二、汽蚀现象的危害
1.汽蚀现象对离心泵使用性能的影响
汽蚀现象对于离心泵工作性能的影响不是瞬时产生的，然而由于在其发生的
初期对于离心泵工作性能的影响并不是很明显，很难被发现，一旦发现汽蚀现象
的存在，就已经对相关的工作部件造成了破坏，大量气泡的溃灭会对离心泵的传
送通道产生一定的阻塞作用，离心泵的工作效率、扬程、流量等会受到明显的影响，对离心泵的性能曲线进行描绘，发现汽蚀现象会造成其使用性能的明显下降。

2.汽蚀现象对离心泵正常工作的影响
在离心泵中的汽蚀现象发生的过程中，会因为气泡的破裂而造成液体之间以
及液体与传送通道之间的撞击，这种强烈的撞击会产生很大的噪声，严重的会引
起离心泵的振动，这种强烈的振动会对离心泵的正常工作产生严重的影响，甚至
导致离心泵停止工作。

3.汽蚀现象对过流部件的影响
在汽蚀现象的发生过程中，会对传送通道的金属表面产生一定的机械撞击以
及电化学腐蚀，这会对过流部件产生非常严重的影响，在汽蚀现象的初期，过流
部件的金属表面上会产生麻点，随着汽蚀现象发生时间的延长，过流部件金属表
面的损坏会更加的严重，甚至会导致过流部件的穿孔，影响非常的恶劣[3]。

在离
心泵的工作过程中，汽蚀现象对其正常工作具有非常严重的影响，本文就根据离
心泵的工作原理，分析了离心泵中汽蚀现象产生的过程，并阐明了汽蚀现象对离
心泵的危害，针对汽蚀现象的产生原因，提出了相关的预防汽蚀现象产生的措施，能够有效的减少汽蚀现象的产生，对于离心泵工作效率的提高有积极的作用。

4.汽蚀余的影响
通常情况下,为确保泵不发生汽蚀，泵的汽蚀余量必须有安全余量。

对于一
般的离心泵，泵的安全余量。

按标准SH/T3139和SH/T3140的规定,卧式离心泵
在额定点的必需汽蚀余量NPSHr应至少比装置的有效汽蚀余量NPSHa小0.6m,实
际的工程应用中往往会要求泵的汽蚀余量大于1m。

四、预防汽蚀现象的措施
1.对离心泵中的过流部件的位置进行合理的布局，有效提高NPSHa值，当NPSHa的值大于NPSHr的值时，离心泵中不会发生汽蚀，由此可见，提高NPSHa
的值是预防汽蚀现象的有效措施，这就需要在离心泵的各部件安装过程中，进行
合理的布局，适当的增加吸入罐中的液面压力，降低离心泵的安装高度，有效减
少泵的吸上真空度，采取有效的措施减少吸入管道上的阻力损失，还可以适当降
低传送液体的温度，这些都是提高NPSHa值的有效手段。

2.提高离心泵自身的抗汽蚀性能
增加离心泵自身的抗汽蚀性能也是有效的预防离心泵受汽蚀现象影响的措施，其主要的方法有（：1）采用双吸式叶轮来增加进口面积，减少液体的绝对速度（；2）适当的增加叶轮入口处的直径，减少进口速度；（3）在过流部件的选择
过程中，选择抗汽蚀性能良好的材料。

离心泵的叶轮在旋转时，输送介质呈湍流
流动,在叶轮前端附近形成低压区,叶轮背部形成高压区。

当低压区的压强等于或
低于介质的饱和蒸汽压,至使输送介质的汽化，形成大量的汽泡。

汽泡随介质进
入高压区时,汽泡体积大大缩小,汽泡所占的空间几乎全部形成真空,称之为空泡。

空泡为负压区，与所存的高压区形成很大的压差,使空泡周围的高压水以极高的
速度冲向空泡负压区。

这一过程在瞬问完成，形成巨大的冲击压力，使叶轮表面
氧化膜破坏，甚至将膜下的金属离子撕裂。

膜破口处的金属遭受腐蚀，随即重新
生膜，重新被汽蚀破坏撕裂,如此反复进行，使叶轮表面变得很粗糙,出现腐蚀现象，即为泵的汽蚀现象。

汽泡破裂时，液体质点相互作用，对泵的过流部件表面
产生600-25000Hz的高频冲击，而且每秒钟会重复许多次，这种现象会导致泵产
生噪音,严重时产生机组振动；过流部件的点破坏以及高温和化学作用下造成腐
蚀破坏,两者可以相互作用；泵的性能下降。

随着比转速的增加,其下降幅度趋缓慢。

水在不同温度下的饱和蒸气压。

该泵的工作温度为85摄氏度，饱和蒸汽压
在47.36-70.11kPa之间。

水泵的进口压力为45kPa低于该温度范围内的最低饱
和蒸汽压47.36kPa,必定会导致叶轮的汽蚀腐蚀，而且随着泵工作介质温度的升高,汽蚀现象更为严重。

水泵的叶轮表面有许多坑蚀及大面积剥蚀现象,坑蚀处有
许多蜂窝状的孔洞,具有非常明显的汽蚀特征，从而判断该泵的腐蚀主要是由汽
蚀造成的。

结束语
离心泵在正常工作的过程中，叶轮会进行高速的旋转，贮存槽内的液面与泵
的吸入口压面之间必然会存在一定的压强差，当被吸进的液体的饱和蒸汽压大于
叶轮进口处的最低压力时，所吸进的液体就会在叶轮的进口处发生气化现象，在
这种情况下，液体中的气体也会产生逸出现象，在叶轮进口处形成大量的小气泡，如果气泡内的气化压力小于液体压力，叶轮入口处的液体就会发生相互撞击，这
种局部压力的迅速增大会对液体的正常传送造成很大的影响，同时，液体对周围
的金属表面进行快速的、频繁的撞击会造成金属表面的损坏。

另一方面，液体中
很可能还存在着一些氧气等活性气体，而此时的气泡热量又恨高，很容易造成金
属表面的腐蚀。

参考文献
[1]谢志辉,张恩勇.离心泵的汽蚀失效分析及预防措施[J].炼油与化
工,2017,28(06):55-58.
[2]张林伟,段海鹏,郭玉朋,张东岭.煤矿用多级离心泵的汽蚀及预防[J].水
力采煤与管道运输,2016(03):6-11.
[3]钟亮,戚得新,周豪.离心泵的汽蚀及预防措施[J].内燃机与配
件,2022(03):100-102.。