水泵的汽蚀现象及其防治措施正式版

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措施正式版
水泵的汽蚀现象及其防治措施正式版
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1.水泵汽蚀的概念
水泵运行过程中，如果泵内液体局部位置的压力降低到水的饱和蒸汽压力（液化压力）时，水就开始汽化生成大量的汽泡，汽泡随水流向前运动，流入压力较高的部位时，迅速凝结，溃灭。

泵内水流中汽泡的生成，溃灭过程涉及许多物理，化学现象，并产生噪音，振动和对过流部件材料的侵蚀作用。

这些现象统称为水泵的汽蚀现象。

1.1水泵汽蚀的类型：
1）叶面汽蚀：水泵安装过高，或流量
偏离设计流量时，产生的汽蚀现象，其汽泡的形成和溃灭基本上发生在叶片的正面和反面。

2）间隙汽蚀：在离心泵密封环与叶轮外缘的间隙处，由于叶轮进出水侧的压力差很大，导致高速回流，造成局部压降，引起间隙汽蚀，轴流泵叶片外缘与泵壳之间很小的间隙内，在叶片正反面压力差的作用下，也因间隙中的反向流速大，压力降低，在泵壳对应叶片外缘部位引起间隙汽蚀。

3）水流经过泵内粗糙凹凸不平的内壁面和过流部件时。

在凸出物下游发生的汽蚀，称为粗糙汽蚀。

1.2汽蚀的危害：
1）使水泵性能恶化。

泵内发生汽蚀时，大量的汽泡破坏了水流的正常流动规律，流道内过流面积减小，流动方向改变，从而叶轮和水流之间能量交换的稳定性遭到破坏，能源损失增加，从而引起水泵流量，扬程和效率的迅速下降，甚至达到断流状态。

2）损坏过流部件。

当汽泡被水流带到高压区迅速凝结，溃灭时，汽泡周围的水流质点高速地向汽泡中心集中，产生强烈的冲击。

如果汽泡在过流部件附近溃灭，就形成对过流部件的打击，容易引起过流部件的塑性变形和局部硬化，产生疲劳，性能变脆，很快就会发生裂纹与剥落，形成窝蜂状孔洞。

振动和噪音。

在汽泡凝结溃灭时，产生压力瞬时升高和水流质点间的撞击以及对泵壳和叶轮的打架，使水泵产生噪音和振动现象。

当汽蚀振动频率与水泵自振频率接近时，会引起共振，从而导致整个机组甚至整个泵房振动。

在这种情况下，机组就不应该继续工作了。

2．汽蚀余量的概念
要使泵内不发生汽蚀，至少应使泵内水流的最低压力高于水在该温度下的汽化压力。

那么，在泵进口处的水流除压力水头要高于汽化压力水头外，水流的总水头应比汽化压力水头有多少富余，才能保证泵内不发生汽蚀，这个水头富余量称为汽蚀余量，用NPSH或表示。

汽蚀余量的表达式如下
（1）
式中：
------------泵进口处水流的绝对压力
------------泵进口断面水流的平均流速
------------所抽水温度的汽化压力
------------水的比重
NPSH------------汽蚀余量
2.1四种汽蚀余量的定义
1）有效汽蚀余量
有效汽蚀余量是水流从进水池经吸水管到达泵进口时，单位重量的水所具有的总水头减去相应水温的汽化压力水头后的
剩余水头，是由水泵的安装条件所确定的汽蚀余量。

计算公式如下：
仅与进水池水面的大气压力，泵的吸水高度（或淹没深度），吸水管的水头损失和水温有关。

2）必需汽蚀余量
对于给定的泵，在给定的转速和流量下，保证泵内不发生汽蚀，必须具有（即需要的）汽蚀余量，通常由泵制造厂规定。

用表示。

计算公式如下：
式中
---------绝对流速变化及水力损失引起的压头降低系数，一般情况下 =1.1~1.2 ---------相对流速变化及绕流叶片头部引起的压降系数，其值与入流方向关系密切，在设计工况无冲击入流时，
=0.3~0.4
在非设计工况值增大且为变数。

反映了水流进入泵后，在未被叶轮增加能量之前，因流速变化和水利损失而导致的压力能头降低的程度。

影响的主要因素是泵进水室，叶轮进口的几何形状和流速。

而与吸水管，大气压力，液体的性质等因素无关。

3）临界汽蚀余量
汽蚀安全量等于零，水开始汽化，泵内即开始发生汽蚀。

在这种临界状态下的
汽蚀余量称为临界汽蚀余量，用表示。

临界汽蚀余量目前仍采用实验的方法确定。

国标规定在给定的流量下，在叶轮（如多级泵则为第一级叶轮）内引起扬程或效率下降（其中k为型式数）时的（NPSH）值；或者在给定的扬程下，引起泵流量或效率下降时的（NPSH）值为值。

4）允许汽蚀余量
允许汽蚀余量是为了保证泵内不发生汽蚀，根据实践经验认为规定的汽蚀余量，可知泵内开始发生汽蚀的条件是对一般清水泵留0.3m作为安全余量，即
对于大型泵的常用下式计算：
2.2水泵汽蚀的基本关系式：
泵内不发生汽蚀时：
泵内开始发生汽蚀时：
泵内发生严重汽蚀时：
有效汽蚀余量越大越不容易汽蚀
必需汽蚀余量越小说明泵内的压降越小，汽蚀安全量越大，越不容易发生汽蚀，所以泵的吸水性能越好，或者说抗汽蚀性能效果越强。

泵在运行中不产生汽蚀的条件是：使有效汽蚀余量不小于允许汽蚀余量。

即：
3. 减轻和防止汽蚀的方法和措施：
水泵的汽蚀是由水泵本身的汽蚀性能
和抽水装置的使用条件决定的，水泵运行过程中，一定程度的汽蚀总是存在的。

所以，提高泵的抗汽蚀性能，设计良好的吸水装置，就成为预防水泵发生汽蚀的最重要的措施。

3.1提高水泵抗汽蚀性能的措施
1）选择适宜的进水部分几何形状和参数。

泵进口部分的几何形状和参数，直接影响其中水流速度的变化和水力损失。

因此，选择水流渐变过程的进水室几何形状和参数，对提高水泵的汽蚀性能，有重要的作用。

2）采用双吸式或降低转速。

双吸泵或低转速泵，虽然不能提高汽
蚀比转速C值，但是可以有效的降低泵的汽蚀余量。

因此在泵的设计中，当采用提高C值的措施仍不能满足使用要求时，常采用双吸泵或降低转速的方法解决泵的汽蚀问题。

3）加设诱导轮，制造超汽蚀泵，在离心泵的叶轮前面加设诱导轮。

这样可以提高叶轮进口处的压力，提高泵的抗汽蚀性能。

但诱导轮有使水泵性能不稳的缺点，尚须对其进行深入的探讨和研究。

4）选用抗汽蚀性能较强的材料，如铸锰，青铜，不锈钢，合金钢等制造叶轮，或用聚合物涂覆或喷镀过流部件的表面；精加工过流部件的表面，降低粗糙度，提高光洁度等，均可减轻汽蚀危害。

3.2设计良好的吸水装置
1）充分考虑到水泵工作中可能遇到的各种工况，合理的确定安装高程，对防止汽蚀具有重要意义。

2）适当的加大吸水管径，尽量减少吸水管的水头损失，并使泵进口的水流平顺，断面流速分布均匀，以提高，使。

3）设计水流条件良好的前池，进水池，不仅是可以减少池中的水位降落，而且使进入叶轮水流的速度和压力分布均匀。

这一点对大口径，短吸水管的泵尤为重要。

3.3运行管理中应注意的问题
1）尽量使水泵在额定工况（及其附
近）运行，使水泵在实际运行中值最小。

必要时可采用降速甚至闸阀调节来实现。

2）控制水泵的实际转速不高于其额定转速。

3）泵在运行中发生汽蚀时，在吸水侧充入少量空气，能减弱或消除汽蚀产生的噪音和振动，减轻或避免汽蚀的危害。

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