汽蝕是離心泵運(yùn)行過(guò)程中較常見(jiàn)的問(wèn)題，會(huì)引起泵振動(dòng)和噪音的增加、性能的下降和造成零部件的嚴(yán)重?fù)p壞。
一、汽蝕的種類
汽蝕可以分為：葉面汽蝕、間隙汽蝕、粗糙汽蝕、空腔汽蝕、回流汽蝕。
1 葉面汽蝕
是指發(fā)生汽蝕現(xiàn)象時(shí)，氣泡的形成和破滅基本上都發(fā)生在葉片的正反面，也稱為翼型汽蝕，這是離心泵汽蝕的主要形式。當(dāng)泵安裝過(guò)高時(shí)，即使泵在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，在葉片進(jìn)出口的背面也易出現(xiàn)低壓區(qū)：
1）當(dāng)泵在大流量工況下運(yùn)行時(shí)，葉片前緣正面發(fā)生脫流和漩渦，產(chǎn)生負(fù)壓，有可能引起葉片正面發(fā)生汽蝕。
2）當(dāng)泵在小流量工況下運(yùn)行時(shí)，葉片的背面產(chǎn)生漩渦，出現(xiàn)低壓區(qū)，從而致使葉片背面產(chǎn)生汽蝕。
2 間隙汽蝕
是指當(dāng)液體流經(jīng)狹小通道或間隙時(shí)，引起過(guò)流部件局部流速升高、壓力下降到汽化壓力時(shí)所形成的汽蝕。
在離心泵殼體耐磨環(huán)與葉輪外緣（蓋板）之間的間隙處，在葉輪進(jìn)、出口兩側(cè)的壓差（特別是較大壓差）作用下，出口側(cè)液體高速回流，造成局部壓降，引起汽蝕。
軸流泵葉片外緣與泵殼之間很小的間隙內(nèi)，在葉片正、反面壓差的作用下，也會(huì)因間隙中液體的反向流速大，造成局部壓降，在泵殼對(duì)應(yīng)葉片外緣部位引起汽蝕，并在轉(zhuǎn)輪體與葉片外緣部位形成一條蜂窩麻面汽蝕帶。
3 粗糙汽蝕
是指液體流經(jīng)泵殼內(nèi)凹凸不平的粗糙過(guò)流部件表面時(shí)，在凸出物下游產(chǎn)生漩渦，引起局部壓力降低、導(dǎo)致汽蝕。泵過(guò)流部件在鑄造和加工時(shí)，形成的表面不平、砂眼、氣孔等都可能引起局部流態(tài)突然變化而造成汽蝕。
4 空腔汽蝕
是指在泵的進(jìn)口處，由于進(jìn)水條件不好或淹沒(méi)深度不夠，在吸入室產(chǎn)生螺旋狀的漩渦帶。當(dāng)漩渦帶中心壓力降低到汽化壓力時(shí)也會(huì)引起汽蝕，并伴有強(qiáng)烈的振動(dòng)發(fā)生。
5 回流汽蝕
通常來(lái)說(shuō)，發(fā)生汽蝕的前提條件是NPSHa<NPSHr，即裝置汽蝕余量小于泵的必需汽蝕余量。但卻有一種特例，在NPSHa>NPSHr時(shí)也會(huì)發(fā)生汽蝕，即回流汽蝕。由于它出現(xiàn)在低于設(shè)計(jì)流量點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，因此也稱為小流量汽蝕。
當(dāng)泵送流量太小或入口壓力太高時(shí)，就會(huì)發(fā)生回流現(xiàn)象。當(dāng)泵送流量太小時(shí)，內(nèi)部回流發(fā)生在葉輪的入口；當(dāng)泵入口壓力太高時(shí)，內(nèi)部回流發(fā)生在葉輪出口處。內(nèi)部回流致使液體流速的增加直至汽化產(chǎn)生汽泡，然后在周圍較高壓力下破裂。當(dāng)吸入口發(fā)生內(nèi)部回流時(shí)，在泵的吸入口周圍會(huì)發(fā)出不規(guī)則的噼噼啪啪的噪音，并伴有高強(qiáng)度的爆震聲。
回流汽蝕一般可以通過(guò)以下方法進(jìn)行改善：
1）提高泵的輸出流量。
2）在泵的入口和出口之間加裝旁路（該方法在實(shí)際應(yīng)用中客戶很難接受）。
3）優(yōu)化葉輪的結(jié)構(gòu)（減小葉輪入口面積）。
二、汽蝕的危害
1 性能下降、管路損壞
汽蝕會(huì)導(dǎo)致泵的性能明顯降低。通常對(duì)于離心泵來(lái)說(shuō)，當(dāng)入口壓力降低到某種程度時(shí)，其性能會(huì)急劇下降，該現(xiàn)象也叫汽蝕斷裂。汽蝕也會(huì)使流體內(nèi)部出現(xiàn)不穩(wěn)定性，這些不穩(wěn)定性會(huì)導(dǎo)致流量和壓力的振蕩，在振動(dòng)的助推下，可能會(huì)引起泵及其進(jìn)出口管路損壞。
2 嚴(yán)重?fù)p傷泵的過(guò)流部件
汽蝕會(huì)導(dǎo)致零部件表面的破壞，汽泡破裂時(shí)周圍液體產(chǎn)生極高的沖擊壓力（壓力峰值）可達(dá)49 MPa，當(dāng)這種汽蝕液力強(qiáng)度大于材料抵抗這種沖擊能力時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致局部的壁面材料疲勞失效和表面材料脫落，汽蝕發(fā)生的同時(shí)伴隨化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。汽蝕初期材料的腐蝕及塑性變形產(chǎn)生的凹坑尺寸約10 μm～50 μm，特別是一些耐蝕性較差的材料在長(zhǎng)期汽蝕作用下會(huì)出現(xiàn)馬蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
3 產(chǎn)生振動(dòng)和噪音
在汽泡凝結(jié)縮小、破裂的瞬間，汽泡周圍的液體將高速填充（汽泡凝結(jié)破裂形成的）空穴，產(chǎn)生了壓力脈動(dòng)，從而激發(fā)了振動(dòng)和噪聲。汽蝕噪聲頻率一般為10 kHz～100 kHz，而回流及壓力脈動(dòng)引起的汽蝕噪聲頻率在幾百Hz左右，人耳對(duì)此特別敏感。同時(shí)汽蝕也會(huì)激發(fā)振動(dòng)，汽蝕產(chǎn)生振動(dòng)的主要頻率一般在1 kHz左右。
汽蝕除了噪聲比較大，還體現(xiàn)在振動(dòng)指標(biāo)上，如泵的底座剛度不足和管路支撐不良將會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性共振；泵安裝后底座用混凝土進(jìn)行灌注，管路的支撐剛度足夠，一般不會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)烈的振動(dòng)現(xiàn)象，但在泵體上通過(guò)振動(dòng)測(cè)量，汽蝕產(chǎn)生的振動(dòng)頻率中高頻分量占主導(dǎo)，振動(dòng)的加速度值相較振動(dòng)位移和振動(dòng)速度要高。
三、改善汽蝕性能的常用措施
1 提高離心泵本身抗汽蝕性能的措施
1）改進(jìn)泵的吸入口設(shè)計(jì)
通過(guò)對(duì)葉輪的修磨，增大過(guò)流面積；
增大葉輪蓋板進(jìn)口段的曲率半徑，減小液流急劇加速與降壓；
適當(dāng)減少葉片進(jìn)口的厚度，并將葉片進(jìn)口修圓（打磨葉片頭部，削尖，以減少進(jìn)口沖擊損失，降低進(jìn)口沖角的敏感性，必需汽蝕余量可以下降0.5米左右），使其接近流線形，也可以減少繞流葉片頭部的加速與降壓；
提高葉輪和葉片進(jìn)口部分表面光潔度以減小阻力損失；
將葉片進(jìn)口邊向葉輪進(jìn)口延伸，使液流提前接受做功，提高壓力。
2）增加前置誘導(dǎo)輪
使液流在前置誘導(dǎo)輪中提前做功，以提高液流壓力（該方案需要改變結(jié)構(gòu)、需重新校核各種設(shè)計(jì)參數(shù)）。
3）采用雙吸葉輪
增加葉輪進(jìn)口面積、降低進(jìn)口液體流速（流速降低，壓力增加）。
4）采用稍大的正沖角
以增大葉片進(jìn)口角，減小葉片進(jìn)口處的彎曲，減小葉片阻塞，從而增大進(jìn)口面積；
改善大流量下的工作條件，以減少流動(dòng)損失。但正沖角不宜過(guò)大，否則影響效率。
5）采用低轉(zhuǎn)速的泵
轉(zhuǎn)速越低，NPSHr越小。
6）采用抗汽蝕的材料
實(shí)踐證明，材料的強(qiáng)度、硬度、韌性越高，化學(xué)穩(wěn)定性越好，抗汽蝕的性能越強(qiáng)。
2 提高裝置汽蝕余量的措施
1）增加泵前貯液罐中液面的壓力，以提高有效汽蝕余量。
2）降低吸上裝置中泵的安裝高度，尤其輸送介質(zhì)為熱水時(shí)，需要考慮吸上高度和介質(zhì)溫度的關(guān)系。
3）將吸上裝置改為倒灌裝置。
4）減小泵前吸入管路上的流動(dòng)損失。如在要求范圍盡量縮短管路，采用合適的吸入管路管徑和過(guò)濾器過(guò)濾面積（如有）以降低管路中的流速，減少?gòu)澒芎烷y門數(shù)量，盡量加大閥門開(kāi)度等。
5）如果間隙汽蝕嚴(yán)重，可采取在葉輪上打平衡孔的辦法來(lái)減少泄漏流速，以減輕汽蝕程度。葉片上的平衡孔對(duì)葉輪進(jìn)口注入液流起著破壞干擾作用，平衡孔的面積應(yīng)不小于密封環(huán)間隙面積的5倍，以減小泄漏流速，從而減小對(duì)主液流的影響、提高泵的抗汽蝕能力。
6）經(jīng)驗(yàn)表明，從汽蝕產(chǎn)生的機(jī)理出發(fā)，向吸入口補(bǔ)充適量的氣體可以破壞汽蝕發(fā)生的條件。但采用補(bǔ)氣防止泵的汽蝕，其技術(shù)性很強(qiáng)，只有補(bǔ)氣量、補(bǔ)氣位置和補(bǔ)氣方式恰當(dāng)，才能取得良好的效果。否則，會(huì)使泵的流量、揚(yáng)程和效率下降很多，甚至泵在運(yùn)行中出現(xiàn)斷流、引起不良后果。
鑒于這個(gè)補(bǔ)氣量多少合適、如何準(zhǔn)確計(jì)量補(bǔ)氣量等不易控制，建議補(bǔ)氣閥采用可以進(jìn)行流量調(diào)節(jié)的針閥，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)時(shí)可以通過(guò)汽蝕噪聲來(lái)判別：通過(guò)針閥調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，直至汽蝕噪聲降到小（有的系統(tǒng)可以完全消除噪聲，但有的系統(tǒng)僅能減小汽蝕噪聲，而不能完全消除），此時(shí)再將針閥回調(diào)一點(diǎn)，減少一點(diǎn)進(jìn)氣量，觀察運(yùn)行一段時(shí)間，直至在規(guī)定的各種運(yùn)行工況下均沒(méi)有發(fā)生性能異常為止，然后將針閥的開(kāi)度鎖定。這種方法切忌將聲音降到低！如果泵停止運(yùn)行時(shí)的入口壓力為正壓，則應(yīng)加裝一只止回閥以防泄漏。
7）有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，介質(zhì)中含有易揮發(fā)性氣體及沙粒等固體時(shí)，泵的汽蝕性能會(huì)下降。常近時(shí)教授對(duì)自來(lái)水行業(yè)用泵研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)城市供水的水中氯的含量一般在0.5 mg/L～1.3 mg/L，如果氯含量達(dá)到1.1 mg/L，初生汽蝕壓力與臨界汽蝕壓力約為0.3 mH2O～0.72 mH2O。為了確保泵不發(fā)生汽蝕，泵的吸上高度要在清水的計(jì)算高度上至少降低4.2米。這一點(diǎn)在市政行業(yè)值得重視。
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