浅谈水泵的汽蚀现象及防治措施

2009.4CHINAEQUIPMENT102T科技纵横ECHNOLOGY浅谈水泵的汽蚀现象及防治措施文/汤立宏【摘要】针对水泵的汽蚀问题，通过分析了水泵汽蚀现象的产生原因、汽蚀对水泵性能的影响、汽蚀的类型、及水泵汽蚀现象的危害,提出了防止和减轻汽蚀的几点意见，并运用于实践，取得了一定的效果。Abstract:Inviewofwaterpumpcavi-tationproblem,throughtheanalysisofpumpcavitationphenomenoncausescavi-tationperformanceofpumps,thetypeofcavitation,andpumpcavitationphenom-enonwasproposedtopreventandmitigatecavitationseveralpointofviewandap-pliedtopractice,andachievedcertainre-sults.【关键词】水泵汽蚀、汽蚀类型、减轻和防治汽蚀的措施Keywords:pumpcavitation,cavita-tiontype,mitigationandpreventionmeas-uresCavitation水泵是把原动机的机械能转换成抽送液体能量的机器。用来增加液体的位能、压能、动能。原动机通过轴带动叶轮旋转，对液体作功，使其能量增加，从而使需要数量的液体，由吸水也经水泵的过流部件输送到要求的高处或要求压力的地方。衡量泵性能的主要因素有流量Q、扬程（H）、转速（n）、汽蚀余量（NPSH）及功率（W）和效率（），而水泵的汽蚀问题一直没有得到很好的解决，下面就对水泵的汽蚀现象及防治措施进行研讨。1.汽蚀及水泵汽蚀现象液体在一定温度下，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。汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。水泵在运转中，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，水泵壁面在冲击力反复作用下，起初是出现麻点，继而变成蜂窝状。严重时壁面会在短期内被击空。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，扬程、效率下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。2.汽蚀对水泵性能的影响汽蚀现象对不同种类的水泵有不同的影响特点。2.1对低比转速的离心泵低比转速的离心泵，由于其叶槽流道狭长，宽度较小，气泡迅速占据槽道面积，甚至占据全部槽道，使水流的连续性遭到破坏，引起水流的阻断，水泵的Q～H曲线急剧下降，造成水泵的效率随着降低，见图1(a)。2.2对中、高比转速的水泵对于中、高比转速的离心泵和混流泵，由于叶槽较宽，气泡占据叶槽断面的某一部分，因此出现Q～H曲线较平坦的下降，效率的下降也较为缓慢，见图1(b)。2.3对高比转速的轴流泵由于轴流泵的叶片流道宽阔，汽蚀区不易侵入整个叶槽，因此Q-H曲线几乎均匀下降，而且缓慢，无明显断裂现象，见图1(c)。3.水泵汽蚀类型汽蚀一般可分为下列几种类型：3.1叶型汽蚀这是水泵普遍具有的汽蚀现象。是发生在叶片表面的汽蚀，汽蚀破坏区在水泵叶轮的叶片表面上，在正面和背面，称为叶面型汽蚀，见图2。主要是因为水泵安装过高，或流量偏离设计流量过大时产生的汽蚀现象。其空泡形成和溃灭多发生在叶片的正面和背面或前轮盘内表面处以及叶片的根部。离心泵在大流量时，叶面型汽蚀发生在1、4、3几个部位，小流量时，发生在2、4、1几个部位。轴流泵在大流量时叶面型汽蚀发生在叶片的正面，小流量时发生在叶片的背面。3.2间隙汽蚀当水泵在低负荷运行时，当水流流经离心泵的回流槽等缝隙时，水流通过突然变窄的间隙，速度增加而压强下降，也会产生汽蚀。轴流泵的叶片外缘与泵壳之间很小的间隙内，在叶片正、背两侧很大的压强差作用下，引起极大的回流速度，造成局部压降，引起间隙汽蚀。在泵壳对应叶片外缘部位形成一圈蜂窝麻面汽蚀带。在离心泵的减漏环与叶轮外缘间隙处，亦会引起间隙汽蚀。3.3旋涡汽蚀涡带汽蚀是由于进水建筑物、进水构筑物设计不当，造成了水泵进口处水流的紊乱和漩涡，产生了涡带，把大量的气体周期性地带入水泵内。即使在水泵叶