离心泵的汽蚀现象及调节方式分析

一、离心水泵的汽蚀现象

离心泵的汽蚀现象是指被输送液体由于在输送温度下饱和蒸汽压等于或低于泵入口处(实际为叶片入口处的)的压力而部分汽化，引起泵产生噪音和震动，严重时，泵的流量、压头及效率的显著下降，显然，汽蚀现象是离心泵正常操作所不允许发生的。避免汽蚀现象发生的关键是泵的安装高度要正确，尤其是当输送温度较高的易挥发性液体时，更要注意。

二、离心水泵的安装高度Hg

允许吸上真空高度Hs是指泵入口处压力p1可允许达到的最大真空度

而实际的允许吸上真空高度Hs值并不是根据式计算的值，而是由泵制造厂家实验测定的值，此值附于泵样本中供用户查用。位应注意的是泵样本中给出的Hs值是用清水为工作介质，操作条件为20℃及及压力为1.013×105Pa时的值，当操作条件及工作介质不同时，需进行换算。

(1)输送清水，但操作自吸泵条件与实验条件不同，可依下式换算

Hs1=Hs+(Ha-10.33)-(Hυ-0.24)

(2)输送其它液体当被输送液体及反派人物条件均与实验条件不同时，需进行两步换算：第一步依上式将由泵样本中查出的Hs1;第二步依下式将Hs1换算成H?s

2汽蚀余量Δh

对于油泵，计算安装高度时用汽蚀余量Δh来计算，即用汽蚀余量Δh由油泵样本中查取，其值也用20℃清水测定。若输送其它液体，亦需进行校正，详查有关书籍。

从安全角度考虑，泵的实际安装高度值应小于计算值。又，当计算之Hg为负值时，说明泵的吸入口位置应在贮槽液面之下。

例2-3某离心泵从样本上查得允许吸上真空高度Hs=5.7m。已知吸入管路的全部阻力为1.5mH2O，当地大气压为9.81×104Pa，液体在吸入管路中的动压头可忽略。试计算：

(1)输送20℃清水时泵的安装;

(2)改为输送80℃水时泵的安装高度。

解：(1)输送20℃清水时泵的安装高度

已知：Hs=5.7m

Hf0-1=1.5m

u12/2g≈0

当地大气压为9.81×104Pa，与泵出厂时的实验条件基本相符，所以泵的安装高度为

Hg=5.7-0-1.5=4.2m。

(2)输送80℃水时泵的安装高度

输送80℃水时，不能直接采用泵样本中的Hs值计算安装高度，需按下式对Hs时行换算，即

Hs1=Hs+(Ha-10.33)-(Hυ-0.24)

已知Ha=9.81×104Pa≈10mH2O，由附录查得80℃水的饱和蒸汽压为47.4kPa。

Hv=47.4×103Pa=4.83mH2O

Hs1=5.710-10.33-4.830.24=0.78m

将Hs1值代潜水泵入式中求得安装高度

Hg=Hs1-Hf0-1=0.78-1.5=-0.72m

Hg为负值，表示泵应安装在水池液面以下，至少比液面低0.72m。

泵是耗能大户。据专家估计，约占世界总能耗的20%。在石油和化工工业中更分别高达59%和26%。因此，泵的节能是一项意义深远、潜力巨大、经济效益和社会效益十分显著的大事。过去，离心泵的调节，普遍采用阀门控制和启闭旁通等方法，能量损失很大。随着变频技术工业应用的发展，变速调节不仅方便，而且经济上也呈现合理。

离心泵是广泛应用于化工工业系统的一种通用流体机械。它具有性能适应范围广（包括流量、压头及对输送介质性质的适应性）、体积小、结构简单、操作容易、操作费用低等诸多优点。通常，所选离心泵的流量、压头可能会和管路中要求的不一致，或由于生产任务、工艺要求发生变化，此时都要求对泵进化工泵行流量调节，实质是改变离心泵的工作点。离心泵的工作点是由泵的特性曲线和管路系统特性曲线共同决定的，因此，改变任何一个的特性曲线都可以达到流量调节的目的。目前，离心泵的流量调节方式主要有调节阀控制、变速控制以及泵的并、串联调节等。由于各种调节方式的原理不同，除有自己的优缺点外，造成的能量损耗也不一样，为了寻求最佳、能耗最小、最节能的流量调节方式，必须全面地了解离心泵的流量调节方式与能耗之间的关系。

泵流量调节的主要方式

1．1改变管路特性曲线

1．2改变离心泵特性曲线

1．3泵的串、并连调节方式

2不同调节方式下泵的能耗分析

2．1阀门调节流量时的功耗

离心泵运行时，电动机输入泵轴的功率N为：

N＝vQH／η

式中N——轴功率，w；

Q——泵的有效压头，m；

H——泵的实际流量，m3/s；

v——流体比重，N/m3；

η——泵的离心泵效率。

当用阀门调节流量从Q1到Q2，在工作点A2消耗的轴功率为：

NA2＝vQ2H2／η

vQ2H3——实际有用功率，W；

vQ2(H2－H3)——阀门上损耗得功率，W；

vQ2H2(1／η－1)——离心泵损失的功率，W。

2．2变速调节流量时的功耗

对于目前离心泵通用的出口阀门调节和泵变转速调节两种主要流量调节方式，泵变转速调节节约的能耗比出口阀门调节大得多，这点可以从两者的功耗分析和功耗对比分析看出。通过离心泵的流量与扬程的关系图，可以更为直观的反映出两种调节方式下的能耗关系。通过泵变速调节来减小流量还有利于降低离心

泵发生汽蚀的可能性。当流量减小越大时，变速调节的节能效率也越大，即阀门调节损耗功率越大，但是，泵变速过大时又会造成泵效率降低，超出泵比例定律范围，因此，在实际应用时应该从多方面考虑，在二者之间综合出最佳的流量调

节方法。