如何解决水泵的气蚀现象

如何解决水泵的气蚀现象

摘要：离心泵以其转速高，体积小，重量轻，效率高，流量大，结构简单，性能平稳，容易操作和维修等优点，使其在输油生产中得到了广泛的应用，汽蚀现象也是离心泵在输油生产中常见的故障。

关键词：离心泵；汽蚀；汽蚀余量

一、气蚀现象含义

液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡，把这种产生气泡的现象称为汽蚀。离心泵运转时，液体压力沿着泵入口到叶轮入口而下降，在叶片入口附近的液体压力达到最低，此后由于叶轮对液体做功，液体压力很快上升。当叶轮叶片入口附近的最低压力小于液体输送温度下的饱和蒸汽压力时，液体就汽化。同时，使原来溶解在液体内的气体也逸出，它们形成气泡。当气泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面的液体压力高于气泡内的汽化压力，则气泡又重新凝结溃灭形成空穴，瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来，造成液体互相撞击，使局部的压力骤然增加。这样，不仅阻碍液体正常流动，尤为严重的是，如果这些气泡在叶轮壁面附近溃灭，则液体就像无数个小弹头一样，连续地打击金属表面。其撞击频率很高，于是金属表面因冲击疲劳而剥裂。如若气泡内夹杂某种活性气体(如氧气等)，它们借助气泡凝结时放出的热量，产生电解，形成电化学腐蚀作用，更加速了金属剥蚀的破坏速度。像这种液体汽化、凝结、冲击、形成高压、高温、高频冲击负荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为离心泵的汽蚀现象。

二、水泵运行中产生气蚀现象的原因

液体的汽化程度与压力的大小、温度高低有关。当液体内部压力下降，低于液体在该温度下的饱和蒸汽压时，便产生汽蚀故障。吸入压力降低；吸入高度过高；吸入管阻力增大；输送液体粘度增大；抽吸液体温度过高等影响液体饱和蒸气压增加的现象都会影响汽蚀的发生，通常的因素有：

（1）泵进口的结构参数，叶轮吸入口的形状、叶片入口边宽度及叶片进口边的位置和前盖板形状等。

（2）泵的操作条件，泵的流量、扬程及转速等。

（3）泵的安装位置，泵的吸入管路水力损失及安装高度。

（4）环境因素，泵安装地点的大气压力以及输送液体的温度等。

三、水泵气蚀现象所产生的危害

水泵汽蚀是水泵损坏的重要原因，水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。运行中使水泵抽水的效率降低，显著减少了水泵的扬程和流量，也减少了水泵的使用寿命。汽蚀时传递到叶轮及泵壳的冲击波，加上液体中微量溶解的氧对金属化学腐蚀的共同作用，在一定时间后，可使其表面出现斑痕及裂缝，甚至呈海面状逐步脱落；发生汽蚀时，还会发出噪声，进而使泵体震动；同时由于蒸汽的生成使得液体的表观密度下降，于是液体实际流量、出口压力和效率都下降，严重时可导致完全不能输出液体。通俗的讲，泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口

稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。

四、防止水泵气蚀现象的措施

1、提高离心泵本身抗汽蚀性能

可改进泵的吸入口至叶轮附近的结构设计，如增大过流面积和叶轮盖板进口段的曲率半径；减小液流急剧加速与降压，适当减少叶片进口的厚度，并将叶片进口修圆，使其接近流线形；提高叶轮和叶片进口部分表面光洁度以减小阻力损失。

采用前置诱导轮，使液流在前置诱导轮中提前做功，以提高液流压力。采用双吸叶轮，让液流从叶轮两侧同时进入叶轮，则进口截面增加一倍，进口流速可减少一倍。

设计工况采用稍大的正冲角，以增大叶片进口角，减小叶片进口处的弯曲，减小叶片阻塞，以增大进口面积；改善大流量下的工作条

件，以减少流动损失，但正冲角不宜过大，否则影响效率。

采用强度和硬度高、韧性和化学稳定性好的抗汽蚀材料来制造叶轮，以及提高通流部分表面的光洁度，也是提高泵抗汽蚀性能的有效措施。

2、提高进液装置有效汽蚀余量

提高进液装置有效汽蚀余量的具体方法有：增加泵前贮液罐中液面的压力，以提高有效汽蚀余量；减小吸上装置泵的安装高度；减小泵前管路上的流动损失，如在输液要求范围尽量缩短管路，减小管路中的流速，减少弯管和阀门，尽量加大阀门开度等。

3、优化工艺操作条件在工艺条件允许的情况下，改变泵的流量、扬程、转速及介质的操作温度等操作参数，可以避免汽蚀的发生。但由于工艺条件的限制，优化工艺操作条件具有很大的局限性，大部分情况下效果并不显著。所以，可将该方法作为解决汽蚀问题的辅助方法。

以上措施可根据泵的选型、选材以及泵的使用现场等条件，进行综合分析，适当加以应用，加强对汽蚀现象的防范措施，使输油生产中的故障得以减少。

参考文献：[1]刘捷流体机械[M] 煤炭工业出版社, 2010.09.

[2]宋红英.浅谈离心式水泵启动时真空的重要性[J].江

西煤炭科技,2011,(第3期).