浅谈转轮汽蚀处理技术

摘要：离心泵的用途十分广泛，如化工、采矿、火力发电，建筑消防、给排水等。水泵的汽蚀、磨蚀及其联合作用的破坏一直是水泵运行、维护及管理工作中的一个重要问题。泵在运行过程中，由于设计不合理、吸入口压力过低或输送液体温度过高等原因，会发生汽蚀。汽蚀对水泵危害很大，使离心泵不能正常工作，甚至停运。

关键词：转轮 汽蚀 处理 技术

中图分类号：TK730 文献标识码:A

1 离心泵的气蚀

为了避免水泵气蚀，我们必须对气蚀作一具体地分析。我们知道：液体和汽体是可以互相转化的，这是物质的固有特性，而温度与压力则又是它们相互转化的条件。在离心泵工作过程中，如果过流流道中，某个地方液体的压力等于或小于该温度下液体的汽化压力时，就会有气泡及溶解在液体中的汽体（包括空气）从液体中逸出，形成许多水泡或与液体混合的小气泡。这些气泡随着液体由低压区流到高压区时，由于气泡内是汽化压力，而气泡周围的压力大于汽化压力，产生了压差，在这个压差的作用下，气泡受压破裂而重新凝结。在凝结过程中，液体质点从四周向气泡中心加速运动，在凝结的舜间，质点相互冲击，产生很高的局部压力。这些气泡如果附着在零件的金属表面上， 则液体质点就象无数小洋冲一样，连续不断地打击在金属表面上，在很高压力、每秒钟几万次的高频率冲击下，首先是在叶片的表面上有微小的裂缝，金属表面逐渐疲劳而破坏，这种破坏称为“剥蚀”，在所 产生的气泡中， 某些活泼气体（如氧气）借助气温凝结时放出的热量，对金属表面还起着化学腐蚀的作用， 它与机械的剥蚀共同作用，就更加快了零件的破坏速度，造成了气蚀现象的严重后果。

2 离心泵气蚀原因分析

2.1 总干一、二、三泵站叶轮叶片气蚀情况比较严重，其主要原因我们认为和水泵的装机高度有关。水泵的装机高程对水泵的气蚀性能影响很大，水泵中开面较高造成叶轮进口处压力过低，这是造成叶轮叶片严重气蚀的基本原因。

2.2 由于我们工程总干各级泵站地处西北黄土高原，海拔都在1300米以上，气压较低， 加之黄河在夏秋季含沙量较多，其结果是：由于气蚀作用使叶片形成粗糙多孔的麻面，促成泥沙迅速磨损叶片，而泥沙磨损的叶片表面又会促使气蚀的恶性发展。

2.3 泵体内吸入空气也会促使气蚀的发展，一般入口侧为负压的泵，在运行中由于下列几种原因，可能发生将空气吸入泵内的现象：

2.3.1 由于密封水不足，从密封部分可能吸入。

2.3.2 个别情况下，从轴套和轴之间吸入。

2.3.3 吸水管的连接法兰垫片没有垫紧，也会导致空气吸入。

2.3.4 由于进水池的形状不良，加之泥沙沉积严重，使液流经常产生较大的旋涡，伴随而来的将空气吸入。

3 改善措施

3.1泵汽蚀基本关系式

泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。因此，研究汽蚀发生的条件，应从泵本身和吸入装置双方来考虑，泵汽蚀的基本关系式为

NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa

NPSHa=NPSHr（NPSHc）―泵开始汽蚀

NPSHa NPSHa>NPSHr（NPSHc）―泵无汽蚀

式中 NPSHa―装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，越大越不易汽蚀；

NPSHr―泵汽蚀余量，又叫必需的汽蚀余量或泵进口动压降，越小抗汽蚀性能越好；

NPSHc―临界汽蚀余量，是指对应泵性能下降一定值的汽蚀余量；

[NPSH]―许用汽蚀余量，是确定泵使用条件用的汽蚀余量，通常取[NPSH]=（1.1～1.5）NPSHc。

3.2 计算公式

（1）装置汽蚀余量的计算

NPSHa= Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg

式中Pc―进口水池液面绝对压力

hc―进水管路阻力损失

Ps―液体饱和蒸汽压

hg―泵安装高度（泵进口中心线离进水池液面高度差）

（2）泵汽蚀余量的计算

NPSH?r=V?O2/2g+λW?O2/2g

式中V?O―叶片进口前的绝对速度

W?O―叶片进口前的相对速度

λ―叶片进口压降系数

3.3防止发生汽蚀的措施

改善泵的吸人性能，提高泵抗汽蚀性能的措施，可以从提高装置汽蚀余量NPSHa，降低泵汽蚀余量NPSHr及其它的措施着手研究。

（1）提高装置汽蚀余量的措施

①减小进水管路阻力损失。吸入管路内的液体流速不能选取太高。一般情况下，阻力损失与流体速度的平方成正比，所以在允许增大管道直径的情况下，尽量降低吸人管路内液体的流速。降低阻力损失的另一种措施是尽量去掉不必要的局部阻力装置，如阀门、弯头和附件等。

②减小泵的安装高度hg（或增加几何倒灌高度）。

③提高泵的人口压力。例如装置诱导轮，诱导轮装设在首级叶轮前，它类似于轴流泵的叶轮，液体通过诱导轮后压力升高。增压后的液体流人泵首级叶轮，由于装置汽蚀余量的提高，叶轮一般不太会发生汽蚀。诱导轮本身应该有较大的通流面积，较少的叶片数（一般取2～3片）和较小的轮毂直径，这样诱导轮本身就有较好的抗汽蚀性能。

（2）降低泵汽蚀余量的措施

①首级叶轮采用双吸式；采用双吸式叶轮在这里并不是为了增加流量，而是使叶轮人口的液体流速降低一半。所以采用双吸式能够降低泵汽蚀余量。

②降低叶轮人口部分液体的流速；叶轮人口部分液体流速如能降低，则泵汽蚀余量亦能下降从而提高泵的抗汽蚀性能。其方法有二：一是增大叶轮人口直径；二是增大叶轮叶片进口的宽度。

③选择适当的叶片数和冲角；叶片数不能太多否则容易在叶轮的叶片进口处造成阻塞，使流速增加，压力降低，泵汽蚀余量增大。选择恰当的正冲角，泵的效率基本不受影响，而且有利于提高泵抗汽蚀性能。

④叶片在叶轮人口处延伸布置；适当增大叶轮前盖板处液流转弯半径；防止长时间在大流量下运行；前盖板板转弯半径处，液流由于质性的缘故容易造成脱流。而增大前盖板的转弯半径，能减小脱流，降低局部阻力损失。对泵抗汽蚀是有利的。

（3）提高抗汽蚀的其它措施

由于受到使用、安装条件的限制，有些泵较容易产生气泡，造成汽蚀。因此，采用抗汽蚀性能好的材料作叶轮或过流部件，可大大提高泵的使用寿命。

（4）在运行过程中防止泵汽蚀的措施

泵发生汽蚀时，应把流量调小或降速运行；泵在日常运行中应时时关注运行参数，定期检修水泵，及时清除吸水口侧流道德污垢，提高水泵检修质量，恢复其通流能力。

4 结论

随着工业和科技的不断发展水泵成为给排水工程中关键的设备，汽蚀的发生直接影响其使用寿命。避免水泵发生汽蚀除了在设计、安装和运行中采取以上措施外，还应该加强日常的管理，定期检修，需要我们在生产实践中、工作和学习过程中不断的摸索和探讨。

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