离心泵汽蚀磨损失效分析对策措施研究

离心泵汽蚀磨损失效分析对策措施研究
发布时间：2021-08-10T09:24:01.153Z 来源：《中国电气工程学报》2021年第六卷3期作者：张瀚巍1 任华杰2 陈文涛3
[导读] 汽蚀现象是离心泵损害中最为常见的一种现象，对水泵的性能有较大的损伤，能够直接影响水流，增大能耗，降低叶轮的使用寿命张瀚巍1 任华杰2 陈文涛3
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3.3.海装沈阳局驻沈阳地区第四军事代表室
4.摘要：汽蚀现象是离心泵损害中最为常见的一种现象，对水泵的性能有较大的损伤，能够直接影响水流，增大能耗，降低叶轮的使用寿命。

对于已经投入使用的离心泵，很难做到完全克服水泵自身汽蚀性能，因此只能利用科学的方法对汽蚀现象进行检测，减少汽蚀对离心泵的损耗。

本文对离心泵中的汽蚀现象对水泵的磨损问题进行分析，在剖析离心泵汽蚀现象的基础上对引起汽蚀的原因进行探讨并提出对策，希冀对于降低汽蚀概率，提升离心泵使用效率有一定帮助。

关键词：离心泵；汽蚀；叶轮
一、离心泵汽蚀现象
汽蚀问题是离心泵故障中较为常见的损害，对于泵的安全运行有着较大的威胁。

泵站中汽蚀现象十分普遍，出现汽蚀的离心泵工作效率大大降低，水流量明显减少，工作能耗增加，严重影响了泵站的效益。

（一）汽蚀发生位置
汽蚀是离心泵损坏故障中最为常见的现象，主要发生于叶轮等处。

离心泵汽蚀主要被分为空腔、翼型和间隙汽蚀三种。

空腔汽蚀普遍发生于叶轮的进口处，其影响效果能够一直持续到叶轮出口。

翼型汽蚀主要发生于叶片背面，或是由于离心泵流量过大、或是由于叶轮叶片选择不当、叶轮形状不契合，皆会导致翼型汽蚀。

间隙汽蚀主要的发生于离心泵间隙处，当泵内泄流大、间隙小、液体温度高等因素出现时，都会导致间隙汽蚀的发生。

在离心泵汽蚀中，最为常见的就是空腔汽蚀。

（二）汽蚀原因
汽蚀主要发生于离心泵内液体汽化，液体汽化后受压力影响对泵体造成冲击引起金属表面的剥蚀，进而出现蜂窝状蚀洞。

汽蚀还会引起水泵的水泵的震动和噪音，导致泵体运行出现问题。

当离心泵运行时，水流冲击会将液体能量转化为热能，导致局部温度升高，对金属产生腐蚀作用。

（三）汽蚀危害
汽蚀现象会直接影响离心泵的使用，主要表现在：第一，汽蚀会影响水泵容积效率。

汽蚀对水泵内部造成磨损后会导致间隙增大，进而发生泄露。

汽蚀会造成水泵隔舌缩短，致使内部水流在泵体内循环流动，降低使用效率，水泵内部叶轮磨损后还会直接导致水泵的出水量下降；第二，汽蚀会直接导致水泵磨损后出现较大的阻力系数，损毁叶片泵的轴封、轴承等零件。

内部损毁后掉落到液体中的颗粒会在短时间内对泵体造成直接损毁。

泵体内的震动还会引发共振，造成关联设备的损毁，汽蚀产生的噪音和响动甚至能引起厂房的震动，出现安全事故；第三，汽蚀会直接影响离心泵的使用寿命。

在强大水锤的冲击下，离心泵内部金属会出现局部变形，金属会发生疲劳现象，产生裂缝。

当水流产生的气泡溃灭时产生的化学腐蚀作用会加剧水泵的损伤。

水流中的泥沙可以在带动下也会产生磨损，将本来呈现斑点状的离心泵内部扩大为蜂窝状，造成泵体表面脱落，增加使用费用。

二、离心泵汽蚀诊断方法
汽蚀多是发生在离心泵内部，泵站的工作人员通常无法采取制造厂的检测方法来判断汽蚀是否发生。

在汽蚀发生后常用的方法是直接观察法、现场倾听法、直接触摸法、仪器检测法等进行诊断。

（一）直接观察法
汽蚀会直接对离心泵内部造成损坏，因此可以通过直接观察对泵内出现的形状出现判断。

由于诱发磨损的原因不同，导致离心泵内部的金属表面形状也会表现出差异。

汽蚀造成的泵体损坏主要呈现蜂窝状，这是由于高速水流冲击导致水泵表面损伤。

水泵制作缺陷的疏松在水流冲击下也会导致金属表面疏松，但其与汽蚀有着本质的不同。

当祛除表面时就会发现制作缺陷引起的损伤内部仍存在气孔。

加之现阶段供水企业对离心泵进行年度检修已成为常态制度，采取直接观察法也会检视出汽蚀情况。

（二）现场倾听
这一方法比较简单，检修者可以不与水泵直接接触，在现场仔细聆听水泵的转动声响。

当入耳的声音较为剧烈时，就表明水泵汽蚀已经十分严重。

通过倾听来判断离心泵内的汽蚀情况比较适合现场监测和例行巡视，但这种方法只能起到预防作用，对于监测离心泵的汽蚀状态起到的作用有限。

（三）实际触摸
实际触摸法主要是通过加速计探头对离心泵的震动频率进行测量，这种方法比较简单，但是灵敏度较低。

尤其是大型泵站中的离心泵，泵体刚度较大，通过实际触摸往往不能完全反馈出离心泵的实际运行情况。

对于引起汽蚀的气泡震动来讲，实际触摸往往也无法精准识别其振源。

引起离心泵震动的振源较多，实际触摸法只能作为现场监测汽蚀的辅助手段来使用。

（四）仪器检测
仪器检测法比较简单，具有操作方便，精准度高的有点。

同时仪器监测对于环境的要求也较小，对于离心泵内汽蚀发生的检测敏感度也较强。

因此，多数泵站都将现场仪器检测作为检查水泵汽蚀的方法。

超声波法使用的较为常见，机器操作简单，且调试方便，不会受到其他噪声的干扰，对于泵体内部发生汽蚀的检测精准度高，现已作为一种常见的方法在供水企业中普及。

三、离心泵汽蚀控制方法
离心泵是泵站的核心，汽蚀问题严重影响着泵站的可靠运行和使用寿命，进而对整个供水系统的经济型造成影响。

降低离心泵的汽蚀是一个综合性的问题，需要从多种渠道，比如离心泵的设计、选材、安装以及实际操作等方面综合考量。

（一）优化制造结构
在离心泵制作方面改善汽蚀问题有着多种方法，最为常见的是通过改变叶片角和叶轮的设计方法来减少汽蚀。

主要包括：适当增大叶
轮进口直径、增加叶轮叶片进口宽度，增加叶轮盖板的曲率半径，让叶片进口边适当前倾，不断增大叶片进口角和采用正冲角、减少叶片进口厚度。

或是在叶轮前加装诱导轮、超汽蚀泵等，适当增加叶片数数量，增大叶片宽度等。

（二）改变安装结构
在离心泵的安装过程中，要求泵体的安装高度不低于泵的允许吸上高度，水泵管路应当做到短且直，尽量减少管件数量，水泵内吸入口的直径应当大于吸入罐的直径，离心泵变径处不应当有气体存积。

汽蚀引起的噪声和震动主要是因为水流中的气泡在进入高压区后迅速破裂而造成的，因此在进行安装时可以增大吸水管管径，尽量减少吸水管理损失，或是降低离心泵安装高程，以便将水泵工作点排除在汽蚀发生的流量范围之外。

（三）选取耐磨材料，加强监测检查
制作离心泵时可以考虑降低内部零点的粗糙度，减少汽蚀产生概率。

泵内零件的表面粗糙和出现裂纹都是产生气流漩涡的原因，也是诱发水流气泡的因素。

因此在离心泵检修时可以对叶轮槽道进行抛光，提升叶轮表面光洁度，减少汽蚀发生概率的同时也能够提升离心泵工作效率。

制作离心泵时也可以考虑使用抗汽蚀材料，采取合金钢或是铜质制作叶轮，使其具有更高硬度和弹性，能够提升抗剥蚀能力。

也可以对离心泵的叶轮进行特曾，采取环氧树脂、尼龙粉、聚氨酯等材质，或是在流道表面喷涂合金，采取合金粉末喷焊等方法。

随着城市化进程的迅猛发展，城市用水数量越来越大，用水需求的提升已经远远快于水厂的设计负荷。

离心泵是水厂的核心部位，汽蚀的发生严重影响了离心泵的使用寿命和工作效率，如何解决离心泵的汽蚀问题，降低离心泵的损害程度，是提升给排水效率的关键。

本文对离心泵问题的发生原因、影响危害进行了分析，同时针对问题给出了解决对策，具有一定的实践意义。

参考文献
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[4]刘航泊,王辉,程蕾,杨军虎.高抗汽蚀离心泵的仿真优化设计[J].流程工业,2020(07):46-48.
作者简介：
张瀚巍，男，汉族，河北清河，助理工程师，本科
任华杰，男，汉族，辽宁灯塔，工程师，硕士研究生
陈文涛，男，汉族，哈尔滨，工程师，硕研
张瀚巍176****2786辽宁省沈阳市于洪区怒江北街203-4号恒大城一期11号楼1单元102室（2本）。