水泵产生汽蚀的原因及对策

水泵产生汽蚀的原因及对策
火力发电厂中的给水泵、凝结水泵、疏水泵等，由于输送的均是接近饱和状态下的水，且泵的转速较高，所以在运行中很容易产生汽蚀。

本文详细分析了给水泵运行中产生汽蚀的原因及处理的对策，为运行人员对产生上述异常现象时提供有利的理论判断依据，更进一步地加深对给水泵运行的了解。

使运人员在处理上述异常现象时能够得心应手。

标签：汽蚀原因危害对策
一、汽蚀
从热力学可知，液体汽化与温度，压力有关。

当作用在液体的压力不变，液体温度升高到某一数值时就会发生汽化；反之，当液体温度不变，作用在液体上的压力下降到某一数值时，液体同样也会发生汽化。

这个压力称为液体在该温度下的汽化压力，用符号PV？表示。

如：水在1.01*105Pa压力的作用下，当温度达到100？C时就开始汽化；当温度为20℃时，压力降到2.35*103Pa时，水也会汽化。

水泵的汽蚀就是因为液体的汽化所形成的。

泵在运行时，由于某些原因，当泵内某局部位置的压力等于或低于该温度相对应的汽化压力时，水就会在该处汽化，同时溶解在水中的气体也会析出。

当液体汽化侯，形成许多混合蒸汽与气体的气泡，气泡随着水流从低压区向高压区流动时，由于该处压力较高，迫使气泡迅速凝结而破裂，气泡四周的液体以很高的速度向气泡中心冲击，形成强烈的水击。

气泡长得越大，它崩溃时形成的水击压力也就越高。

根据观察资料表明，其产生的冲击频率可达每秒钟几万次，气泡凝结时，瞬时局部温度可达300？C 左右，冲击形成的压力可达数百甚至上千兆帕。

如果气泡在金属附近溃灭就形成对材料的一次打击，气泡不断发生和溃灭，便形成对金属表面的连续打击，叶轮的表面将会很快产生蜂窝形状的点蚀，然后逐渐扩大，金属表面逐渐因疲劳而严重损坏，通常把这种破坏称为剥蚀，同时在所产生的气泡中，还夹有一些活泼气体（如氧气等），借助于气泡凝结时所放出的热量，对金属起化学腐蚀作用。

化学腐蚀和机械剥蚀得共同作用，时金属的损坏速度大大加快。

综上所述，液体汽化、产生气泡至气泡的破裂，以致造成材料破坏的全过程称为汽蚀现象，简称汽蚀。

二、汽蚀的危害
由于在离心泵的叶轮入口时低压区，时最容易发生液体汽化的位置，而高压区又在叶片出口处，所以受到汽蚀破坏的部位是叶轮或叶片的出口处。

泵内发生汽蚀时，由于气泡的破裂和高速冲击，会引起严重的噪声和振动，而泵组的振动又会促使气泡的发生和溃灭，两者的相互作用有可能引起汽蚀共振。

泵内汽蚀严重时，产生的大量气泡还会堵塞流道的面积，减少流体从叶片中获得的能量，导致扬程下降，效率降低，甚至会使水泵的出水中断。

可见，汽蚀现象一旦发生，对泵的工作时很不利的，因此必须设法防止。

综上所述，汽蚀的危害性可归纳为以下三点：
（1）造成材料破坏。

汽蚀对泵过流部分材料的损伤时极其严重的，轻者出现麻点，重者呈蜂窝状的孔洞，甚至被蚀透断裂。

（2）产生的振动和噪声。

当发生汽蚀，气泡破裂时，液体质点相互冲击，会产生各种频率范围的噪声并伴随强烈的水击引起振动。

当汽蚀振动的频率与水泵的自振频率相接近时，就能引起共振，从而引起强烈的振动，也就是汽蚀共振。

（3）使泵的性能下降。

在汽蚀过程中，由于流道中布满大量气泡而破坏了水流的流动规律，改变了流道内过流面积和流动方向，以致能量损失增加，从而引起流量、扬程和效率的迅速下降，性能曲线明显下降，出现断裂工况，时性能迅速恶化。

三、消除泵汽蚀的对策
1.提高有效汽蚀余量的方法
1.1减少吸入管路的阻力。

为了避免汽蚀，应该在水泵安装时，尽可能地减少吸入管道上各种类型的阻力损失，即使增大吸水管径、缩短吸水管道长度、尽可能去掉一些不必要的管路附件。

1.2减少几何安装高度或增加倒灌高度。

在尽可能的条件下，泵的安装高度应尽可能地降低，吸入饱和水要采取负的安装高度，以改善泵的吸入性能。

1.3设置前置泵。

大容量锅炉给水泵，由于其水温和转速都非常高，若乃采用增大倒灌高度的方法已不能满足消除汽蚀的要求。

因此，在高速运行的住给水泵前串联一台抗汽蚀性能较好的低速前置泵，以提高主给水泵的入口压力，因而提高了有效汽蚀余量，改善了给水泵的抗汽蚀性能。

前置泵一般有双吸的一级叶轮组成，它的转速低，抗汽蚀性好。

前置泵的出水扬程可满足高速泵的必需汽蚀余量和在小流量工况下的附加汽蚀压头。

2.减少必需汽蚀余量的措施
2.1增大首级叶轮入口直径及叶片入口边宽度。

目的是降低叶轮入口部分液体流速，降低必需汽蚀余量，提高泵的抗汽蚀性能。

2.2选择适当的叶片数和冲角。

叶片数增多可改善液体流动的情况，提高泵的扬程；但叶片数增加后，将加大叶片摩擦损失，减少流道过流面积，造成流速增加、压力下降，使泵的抗汽蚀性能降低。

2.3适当放大叶轮前盖板处的曲率半径，避免液体急转弯时形成的局部阻力损失。

2.4采用较小的轮毂或缩小转轴直径。

在转轴强度允许下，缩小转轴直径和采用较小的轮毂，同样可得到上述效果。

3.运行中防止或消除泵汽蚀的措施
3.1泵应在规定的转速下运行。

因为随着泵转速的增加，其必需汽蚀余量成平方关系增加，超过规定时，就容易产生汽蚀。

3.2在下流量下运行时，打开再循环门，保证泵入扣的最小流量，并限制最大流量，从而保证泵在安全工矿区运行。

3.3运行中避免用泵吸入系统上的阀门调节流量。

因为这样会增加水头损失，降低泵的有效汽蚀余量。

3.4按首级叶轮汽蚀受命定期更换新叶轮。

3.5当汽轮机组甩负荷时，应及时投入除氧器备用气源，向除氧器供汽，从而阻止暂态过程中除氧器内压力的继续下降，以防止给水泵入口汽蚀。

结束语
随着中国水泵制造水平的提高，水泵的效率和可靠性不断提高，但水泵在实际运用中故障的情况仍较多，完善系统设计、做好定期维护工作是提高水泵可靠性的关键，总结经验，针对不同的故障采用针对性的方法对减少水泵非计划停运也非常重要。

参考文献
[1]《汽轮机设备运行技术》山西电力部编.1996年版。