水泵的汽蚀和安装高程的确定

水泵的汽蚀和安装高程的确定

摘要：在水泵管理中，水泵的汽蚀和安装高程是极为重要的组成部分，对水泵的使用有着直接的影响。因此，要想安全高效的使用水泵就必须要对这两方面进行充分的了解。

关键词：水泵；汽蚀；安装高程

水泵的进水条件只有满足了其吸水性能，水泵才能正常工作。否则，水泵将无法进行正常工作。所以，分析和研究水泵的汽蚀及其危害，充分了解和掌握水泵的吸水性能及其影响因素，才能正确地使用水泵，这也是水泵知识中不可或缺的组成部分。

1水泵的汽蚀

1.1水泵汽蚀的原因

从水泵的运作原理上看，泵进口处的水之所以能够不断获得能量，同时流向出口，着力点在于高速旋转的叶轮。而在这过程中，就会在进口处形成一定的真空值，这个真空值就是进口压强与进水池水面压强的差值。在压差作用下，就会促使水不断地从进水池经进水管流向水泵的进口。

从理论上看，一个标准大气压等于l0.33 m水柱高，所以水泵的最大吸水高度不会超过l0.33 m。但是事实上，水流在流动过程中，还必须要克服进水管中的各种水力损头，同时受水泵吸水性能要求的限制，其进口必须要保持一定的能量，此外，大部分地方的大气压都会小于标准大气压，因此，实际中水泵的吸水高度远小于10.33 m，因此会受到一定的限制。当水泵的实际吸水高度超出了上述限制，或因为其他原因导致泵进口的能量小于要求的值时，泵内就可能会发生汽蚀，进而影响泵的正常运转。

从物理学的角度看，如果在一定压力下，温度升高到一定数值范围内，水将会汽化；或在一定温度下，压力被降到一定数值时，水也同样会汽化。因此，当水泵在运行时，因为种种原因，会导致泵内局部位置的液体的压力降低，当其到达工作温度下的汽化压力时，就会产生汽化现象，此时水流中就会离析出大量的汽泡，而当这些汽泡随水流流入叶轮中的压力较大的部位时，气泡会有一个被挤压然后破灭，再重新凝结为水的过程。在这过程中，水体本身会遭到破坏，导致水泵的性能恶化，将会产生振动、噪音和对过流部件材料的破坏，这种现象就是水泵的汽蚀作用。

1.2水泵汽蚀的类型

①叶面汽蚀。叶面汽蚀指的是在叶片的正面或者背面发生的汽蚀，这种汽蚀

是水泵最为常见的汽蚀现象。叶片背面流速最大的部分是最容易形成汽化的低压区，因为叶轮要把能量传给水流，而此时叶片背面的压力一般都是小于其正面的压力的。假如水泵吸水的高度过大，那即便是在设计工况下运作，也可能在叶片的背面产生汽蚀现象。当水泵的流量超过规定的设计流量时，叶轮进口的相对速度w1的方向就可能会偏离设计的方向，β1增大为β1’，就会导致叶片进口的正面形成脱流和漩涡，使得该部位成为低压区，此时就很有可能产生汽化现象，最终导致叶片正面发生汽蚀。如果水泵的流量小于设计的流量，则会出现和以上情况相反的情况，即出现w1的方向偏向反转方向，β1不断的减小，此时，将会导致叶片进口的背面形成脱流和漩涡，直接增加叶片背面低压状况，进而引发叶片背面的汽蚀。对于采用弯肘形进水流道的轴流泵，由于弯道内水流的离心作用，使得流入叶轮进口的水流速度和压力分布不均匀。这时，有可能在叶片的正面和背面都产生汽蚀。当然，发生汽蚀的部位除了叶片，还可能在水泵的固定导叶上产生汽蚀，因为当叶轮出口的绝对速度方向与导叶的设计入流方向不一致时，就会产生这一现象。

②间隙汽蚀。因为间隙两侧的压力差会直接导致水流高速流经，在离心泵减漏环与叶轮进口的间隙处和蜗壳的隔舌处，以及轴流泵叶轮外缘与泵壳的间隙处，这些狭窄通道，此时就会形成局部压力降低，进而会出现汽蚀，一般也就是称为间隙汽蚀。

③粗糙汽蚀。所谓的粗糙汽蚀是指当水流经过泵内凹凸不平的过流部件表面时，将会不可避免的在凸出物的紧邻下游，产生脱壁和漩涡，进而导致使局部压力降低，而产生汽蚀现象。当然，此类汽蚀，一般都是因为水泵制造工艺不良所致。

2预防和减轻汽蚀的措施

如前所述，泵本身的吸水性能和进水装置条件共同决定了泵在运行过程中是否会发生汽蚀。所以，预防水泵发生汽蚀最重要措施，就是不断提高泵的抗汽蚀性能，不断的改进进水装置的设计，当然，因为水泵通常都在非设计工况下运行，很难完全避免和消除汽蚀。因此，在运行管理中应该要尽可能避免，或者减轻汽蚀的危害。

2.1提高水泵的抗汽蚀性能

①降低必需汽蚀余量。方法一：采用双吸式叶轮的水泵。尽管采用双吸泵，不能有效的提高汽蚀比转数C值，但对于汽蚀比转数C，转速n和流量Q相同的泵，如果采用双吸式叶轮，双吸泵的△h’比单吸泵的△h’小。方法二：适当加大叶轮进口直径及增大叶片入口宽度。如果叶轮进口直径和叶片入口宽度都在增大，那叶轮进口的绝对速度c1，和相对速度w1，都会不断的减小，此时，泵的必需汽蚀余量会降低，但是此时叶轮进口处的减漏环面积却在不断的增大，此时就会增加泄漏量，泵的容积效率也会降低。

②提高过流部件材料的抗汽蚀能力。通常来说，我们为了有效的减轻汽蚀对

水泵过流部件的损坏，最大限度的延长其使用寿命，通常会选用抗汽蚀性能较强，如采用铸锰、青铜、不锈钢等材料铸造的叶轮；或者采用聚合物涂复或激光喷镀过流部件表面的技艺，以便能够更好的抵抗汽蚀的破坏。此外，通过对过流部件表面的精加工，提高其光洁度，也是减轻汽蚀的危害的有效途径。

2.2提高进水装置的防汽蚀能力

进水装置决定了有效汽蚀余量。因此，要想提高泵进口的有效汽蚀余量，满足泵内动压降的要求，就应该设计科学有效的进水装置。

①合理确定水泵的吸水高度。因为水泵通常都在非设计工况下运行，所以，必须要认真考虑水泵工作中可能遇到的各种工况，所确定的吸水高度，应该满足在任何工况下都符合水泵吸水性能的要求和标准。

②选配合理的进水管道。最大限度的减少进水管道的长度和一些不必要的管道附件，同时加大进水管径，尽可能的减小进水管的水力损失，进一步提高有效汽蚀余量。对大、中型轴流泵而言，要尽可能保持进水流道内的水流流速和压力均匀分布，可以有效的防止汽蚀的发生。

3水泵安装高程的确定

我们所说的水泵安装高程，其实是指水泵基准面的高程，通常是用▽安表示。当然，▽安一定要满足水泵在设计规定的任何条件下工作都不会发生汽蚀。对水泵工作和泵站建设有重大影响的因素之一，就是安装高程是否合理。如果水泵安装过低，就可能导致泵站土的建投资额增大，同时也会增加施工的难度；假如安装过高，就会造成泵内产生汽蚀，进而会极大的影响到水泵的正常运行。水泵安装高程为：

▽安=▽进+[Hg]

上式中▽进为进水池水位高程。进水池水位一般会分为最高水位、设计水位和最低水位，在计算水泵安装高程时，为了确保泵内不发生汽蚀，需要采用进水池最低水位高程。[Hg]是水泵的允许吸水高度，所以，▽安的确定实际上就是[Hg]的计算。一般来说，主要是用[△h]值计算[Hg]。

4结语

总之，水泵的汽蚀和安装高程的确定对水泵的使用和管理有着重要的影响，对管理和安装人员而言，掌握水泵产生汽蚀的原因，对防止水泵汽蚀的措施有深入的探讨，对水泵高程的确定有正确的认识，是极为重要的，是水泵能够正常运转并发挥基本功能的前提和基础。