工業(yè)離心泵汽蝕現(xiàn)象分析及措施
作者：離心泵 來源：離心泵 發(fā)布時間：2020-05-21
液體在一定溫度下，降低壓力至該溫度下的汽化壓力時，液體便產(chǎn)生氣泡，把這種產(chǎn)生汽泡的現(xiàn)象稱為汽蝕。汽蝕能產(chǎn)生振動和噪音，降低泵的性能，破壞過流部件。離心泵在使用中產(chǎn)生汽蝕對泵的性能及生產(chǎn)會帶來很大的問題，那么汽蝕是怎么產(chǎn)生的，有哪些應(yīng)對措施呢？
一、汽蝕產(chǎn)生的過程
1、當(dāng)泵的流量大于設(shè)計(jì)流量時，液體撞擊葉片背面，低壓力部位在葉片進(jìn)口靠近前蓋板的葉片正面上。
2、當(dāng)泵的流量小于設(shè)計(jì)流量時，液體在進(jìn)口撞擊葉片正面，低壓力在葉片進(jìn)口處靠近前蓋板的葉片背面上。
3、氣體產(chǎn)生
如液體壓力降低到汽化壓力或更低時，液體會汽化產(chǎn)生汽泡，還有原來溶于液體現(xiàn)因壓力降低而逸出的氣體。
4、氣泡破滅
流到高壓區(qū)，迅速凝結(jié)，氣體重新溶人液體造成局部真空，四周液體質(zhì)點(diǎn)以極大速度沖來，互相撞擊，產(chǎn)生局部高達(dá)幾十MPa的壓力，引起噪音和振動。
產(chǎn)生過程：低壓區(qū)→產(chǎn)生氣泡→高壓區(qū)→氣泡破裂→產(chǎn)生局部真空→水力沖擊→發(fā)生振動、噪音，部件產(chǎn)生麻點(diǎn)、蜂窩狀的破壞現(xiàn)象。
二、汽蝕的危害
1、使泵產(chǎn)生振動和噪音
汽泡破滅時，液體互相撞擊，同時也在撞擊金屬表面，這樣就會產(chǎn)生各種頻率的噪音，嚴(yán)重時可聽見泵內(nèi)“劈啪”的聲音。同時引起機(jī)組振動，而機(jī)組振動頻率與撞擊頻率成整數(shù)倍，則產(chǎn)生更強(qiáng)烈的汽蝕共振，致使機(jī)組被迫停車。
汽蝕不僅對水力機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)威脅很大，而且也是水力機(jī)械向高速發(fā)展的重要障礙。因?yàn)楫?dāng)流體流速越高時，就越容易造成某一局部壓力越低，更易于液體汽化造成汽蝕。
2、使過流部件被剝落破壞
汽泡破滅區(qū)的金屬受高頻高壓液擊而發(fā)生疲勞破壞，氧氣借助汽泡凝結(jié)時的放熱，對金屬有化學(xué)腐蝕作用。在上述雙重作用下，葉輪外緣的葉片及蓋板、蝸殼或?qū)л喌忍帟a(chǎn)生麻點(diǎn)和蜂窩狀的破壞。
通常受汽蝕破壞的部位多在葉輪出口附近和排液室進(jìn)口附近，汽蝕初期，表現(xiàn)為金屬表面出現(xiàn)麻點(diǎn)，繼而表面呈現(xiàn)溝槽狀、蜂窩狀、魚鱗狀；嚴(yán)重時可造成葉片穿孔甚至葉輪破裂、釀成嚴(yán)重事故，嚴(yán)重影響了泵的使用壽命。
3、使泵的性能下降
汽蝕使葉輪和液體之間的能量傳遞受到嚴(yán)重干擾。大量汽泡的存在堵塞了流道，破壞了泵內(nèi)液體的連續(xù)流動，使泵的流量、揚(yáng)程和效率都明顯下降，嚴(yán)重時出現(xiàn)斷裂工況。
三、應(yīng)對汽蝕的措施
1、避免發(fā)生汽蝕的措施
1）降低液體溫度（使液體飽和壓力降低）；
2）減小吸上高度或變凈正吸入為灌注吸入（使吸口壓力增大）；
3）降低吸入管阻力（采用粗而光滑的吸管，減少管路附件等）；
4）關(guān)小排出閥或降低泵轉(zhuǎn)速（降低流量）。
2、提高泵抗蝕性能的措施
1）改進(jìn)葉輪入口處形狀（加大進(jìn)口直徑、加大葉片進(jìn)口邊的寬度、增大葉輪前蓋板轉(zhuǎn)彎處的曲率半徑、采用扭曲葉片、加設(shè)誘導(dǎo)輪）；
2）采用抗蝕材料（鋁鐵青銅、2Gr13、稀土合金鑄鐵、高鎳鉻合金）；
3）葉輪表面光滑，葉片流道圓滑。
四、汽蝕余量Δh
汽蝕余量Δh：是指泵的入口處的液體具有的壓頭與液體汽化時的壓頭(飽和蒸汽壓頭pv /ρg）之差。又稱NPSH靜正吸上水頭。
有效汽蝕余量Δha ：工作時實(shí)際具有的汽蝕余量。
必需汽蝕余量Δhr ：避免汽蝕所必需的汽蝕余量。
必需汽蝕余量Δhr很難用理論準(zhǔn)確求得，均用試驗(yàn)確定。等于試驗(yàn)中的臨界汽蝕余量Δhc+0.3m。且取決于泵的結(jié)構(gòu)型式和流量。必需汽蝕余量Δhr和允許吸上真空高度Ｈｓ均由試驗(yàn)得出，均來表示泵的吸入性能好壞。
▲當(dāng)有效汽蝕Δha降到低于必需汽蝕余量Δhr時，產(chǎn)生噪音、振動、壓頭明顯降低，稱不穩(wěn)定汽蝕區(qū)。
▲當(dāng)有效汽蝕Δha進(jìn)一步降低，噪音和振動并不強(qiáng)烈，壓頭和流量脈動消失，特性曲線呈一條下垂線，稱“斷裂工況”，也稱“穩(wěn)定汽蝕”。
▲不同的吸高Zs（Zs3 >Zs3 > Zs3），吸高Zs越大，有效汽蝕余量Δha越小，斷裂工況向小流量的方向移動，不發(fā)生汽蝕的流量范圍越小。
