离心泵汽蚀原因及防止措施

离心泵汽蚀原因及防止措施

管泽磊

华北制药股份有限公司新制剂分厂，河北 石家庄 050000

摘要：离心泵在使用过程中，会发生一种“汽蚀”现象，破坏水泵的正常运行。本文对离心泵的汽蚀问题进行研究，简述产生汽蚀的原因及其产生的危害，从离心泵发生汽蚀原因中找出抗蚀性能的方法。 关键词：离心泵；汽蚀现象；防止措施 中图分类号：TH311 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)03-0173-01

1 离心泵产生汽蚀现象的过程

离心泵在运转时，流体的压力从泵入口到叶轮入口而下降，在叶片附近，液体压力最低。此后，由于叶轮对液体做功，压力很快上升。当叶轮叶片入口附近压力小于等于液体输送温度下的饱和蒸汽压力时，液体就汽化。同时，还可能有溶解在液体内的气体溢出，它们形成许多汽泡。当汽泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面的液体压力高于汽泡内的汽化压力，则汽泡会凝结溃灭形成空穴。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，使局部的压力骤然剧增。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。

1.1 汽蚀现象的危害

当汽蚀现象不太严重时，对泵的运行还不至于产生明显的影响。但是当大量产生、汽蚀持续发展时，就会产生严重的后果和危害。主要表现为以下几个方面：

1.2 降低离心泵的性能

在汽蚀发生和发展过程中，叶轮流道中产生大量气泡，破坏了流道的线型，充塞了叶轮吸入口，使得过流面减小，流体介质连续性受到破坏，叶轮和流体之间的能量转换遭到严重的干扰，使泵的性能下降，严重时使液流中断无法工作。

1.3 泵出现噪音和振动

汽蚀发生时汽泡的破裂和高速冲击会引起严重的噪声，另外，汽蚀过程本身是一种反复凝结、冲击的过程，伴随很大的脉动力。如果这些脉动力的频率与设备的自然频率接近，就会引起强烈的振动，会影响转子的静平衡及动平衡，导致严重的机械振动。

1.4 造成材料破坏

泵发生汽蚀时,汽泡在叶轮壁面附近溃灭，则液体就像无数小弹头一样，连续地打击金属表面，其撞击频率很高(有的可达2000~3000Hz)，金属表面会因冲击疲劳而剥裂,它可使流道部件变成蜂窝状或海绵状,严重时会将壁厚击穿。若汽泡内夹杂某些活性气体，他们借助汽泡凝结时放出的能量还会形成热电偶并产生电解，对金属起电化学腐蚀作用，更加速了金属剥蚀的破坏速度。

2 汽蚀现象的防止措施

引起离心泵发生汽蚀现象是由泵本身的汽蚀性能和最大安装高度的特性来决定的，下面从各个角度讨论汽蚀的防护及改善措施。

2.1 选择合适的安装高度

离心泵的安装高度即以吸入罐液面为基准至泵入口截面的距离。当离心泵的安装高度增加时，离心泵入口处的压力会减小，当离心泵的安装高度增加到某一最大值时，泵吸入口的压力将会接近液体的汽化压力，就容易在泵内引起汽蚀效应。所以在安装离心泵时，要尽量降低离心泵的安装高度，防止汽蚀产生。

2.2 适当对吸入液体降温

吸入液体本身的性质和状态对于汽蚀的发生与否有很大的关系，液体的温度越高，挥发性越大，其饱和蒸汽压就越高，这样液体也就会更早发生汽蚀。降低吸入液体的温度从而降低液体的汽化压力，可以有效的减小汽蚀的可能性、频率和程度。

2.3 减少吸入管路的阻力损失

增加吸入管流道表面铸造的光滑度，定时清理叶轮入口流道，减小流动阻力系数，尽可能加大吸入管直径，缩短吸入管的水平距离，尽量减少阻力元件如弯头、截止阀等，尽量减少滤水器和底阀的阻力，都可减小沿程阻力损失。有效的提高泵的有效汽蚀余量，防止汽蚀的发生。

2.4 在叶轮前加装诱导轮

在离心泵叶轮前面增加一个叶片负荷很低的轴流式叶轮,通常称之为诱导轮。除诱导轮本身具有优良的抗汽蚀性能外,再加上它距离泵入口很近,能较明显的减少从泵入口到叶轮进口间的能量降低值。由于诱导轮叶片间流道较长且外缘处相对速度大,外缘处如果产生气泡,在外缘离心力作用下,压力较高,也不易发生汽蚀和“堵塞”流道,即诱导轮性能受气泡影响敏感程度较离心叶轮要低。故增加诱导轮是提高离心泵抗汽蚀性能的一种好方法。

2.5 适当增大叶轮进口直径

流量不变的情况下, 进口液流的绝对速度和相对速度都是吸入管径的函数, 所以叶轮直径对泵汽蚀特性的影响可以利用方程来深入分析。从防止汽蚀的观点来看, 分析结果表明在改善汽蚀性能上存在最佳的叶轮进口直径。当叶轮进口直径增大到此最佳值时, 进口处的流速减小, 使汽蚀性能得到提高。

2.6 增加叶轮叶片进口宽度

泵的工况不变的情况下, 可以增大叶片进口边处流道宽度来增加泵叶轮中液流的实际进口面积。因为增大叶轮叶片进口宽度会使液流绝对速度的轴面分速度减小, 所以汽蚀性能将得到改善, 而水力效率和容积效率却并不减小。

2.7 适当增加叶轮出口宽度

在叶轮的设计过程中, 叶轮出口宽度增加会导致流量增大。如果在计算中控制其它参数, 使流量限制在设计要求中, 则适当增大叶轮出口宽度可使流道中的速相对减小, 提高泵的汽蚀性能。

2.8 采用抗汽蚀材料

当由于使用条件所限，不可能完全避免发生汽蚀时，应采用抗汽蚀材料制造叶轮，以延长叶轮的使用寿命。一般来说，叶轮表面越光滑，材料和强度越高，硬度和化学稳定度越高，则材料的抗汽蚀性能也越好。也可采用非金属涂料给叶轮涂层的方法来提升抗汽蚀性能，如环氧树脂砂浆、聚氨酯涂料等。

3 结论

上面对离心泵汽蚀产生的过程和危害进行了分析，并提出了汽蚀防止措施。在实际生产运行中，也要加强对离心泵的维修，及时更换破损的部件，减轻离心泵发生汽蚀所产生的危害，从而在使用中提高泵的运行效率，增强泵的使用寿命。

参考文献

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2015年3期 173