离心泵的汽蚀现象及其防范措施_1

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1、离心泵的汽蚀现象及其防范措施  离心泵的汽蚀现象及其防范措施  许金鹏1　曲鹏1　李阳2  1　大耐泵业有限公司　116620  2　烟台阳光泵业有限公司　264100      离心泵被广泛应用于石化、冶金、水利、电力及核电等工业领域，在各种生产装置中对液体介质进行动力输送，其性能可靠性对于装置的正常运行有着非常重要的作用。汽蚀是离心泵运行中的一个重要现象，是影响离心泵运行可靠性和使用寿命最常见的问题，同时也是影响其向大流量、高转速方向发展的一个巨大的障碍，因此汽蚀成为目前泵类研究中的一个重要课题。  1　汽蚀的产生原理  汽蚀是一种液体动力学现象，发生的根本原因

2、在于液体在流动过程中出现了局部压力降，形成了低压区。根据物理学知识可以知道，对于某种液相介质，在一定温度下对应着一定的饱和蒸汽压Pv，当介质的压力小于Pv时就会发生汽化。离心泵运转时，介质进入泵吸入口后，在叶轮没有对介质做功前，压力是逐渐降低的，当压力降低到该处相应温度下的饱和蒸汽压时，介质就会沸腾汽化，使原来流动的介质出现大量的气泡，气泡中包含着输送介质的蒸汽以及原来溶解在介质中而逸出的空气。当气泡随同液流从低压区流向高压区时，由于转动的叶轮对介质做功，介质压力迅速上升，当压力大于该处相应温度下的饱和蒸汽压Pv时，气泡又会重新凝结成为液相，瞬间形成大量的空穴，而周

3、围的液相介质以高速冲向空穴相互撞击，使得空穴处的局部压力陡增。这种液击是一种高强度、高频率的冲击，其压力可达数百个大气压以上，水击频率高达25000次/秒，材料壁面上因受到如此高频率、高压力的重复载荷作用而逐渐产生疲劳破坏。在某些工况下，泵送介质中可能溶解有活性气体（如氧气等），借助于介质由气相凝结成液相时会释放大量的热量，对金属产生电化学腐蚀，加速腐蚀破坏的速度，致使金属表面出现麻点、穿孔甚至断裂。这种在泵内出现的液相介质汽化、凝结、冲击，以致金属材料腐蚀破坏的现象总称离心泵的汽蚀。  2　汽蚀的危害  汽蚀会影响离心泵的正常运行，引发许多严重后果。   图1　离

4、心泵的性能曲线（虚线为汽蚀严重时）  2.1　汽蚀会使离心泵的性能下降  离心泵是通过叶轮的旋转将能量传递给介质，转化为介质的压力能，但汽蚀会对叶轮和液体之间的能量传递造成严重干扰。当汽蚀发生时会在介质中产生大量的气泡，堵塞了叶轮流道，并在局部产生漩涡，增大流动损失，使泵的流量、扬程和效率均有所下降，严重时还会导致断流，使离心泵无法正常工作。从图1汽蚀严重时离心泵的性能曲线上来看，在汽蚀比较严重时，各项性能指标发生陡降。  2.2　汽蚀会损坏过流部件  在离心泵的过流部件中叶轮是受汽蚀影响最大的零件，当发生汽蚀时，金属材料表面会逐渐产生许多小麻点，继而麻点不断发展扩

5、大呈蜂窝状、沟槽状，严重时就会形成穿孔，甚至造成叶轮的断裂，严重影响泵的使用寿命。  2.3　汽蚀致使泵产生噪音与振动  当发生汽蚀时，高频的液体相互撞击会产生各种噪音，严重时泵内会发出噼噼啪啪的爆炸声，同时诱发泵机组的振动，而泵机组的振动又会加速气泡的产生与破裂。当液击的频率与泵机组的固有频率相同时，就会发生强烈的汽蚀共振，使振幅迅速增大，此时若要保护离心泵不会发生更大的破坏，就必须立即停车检查。  2.4　汽蚀制约了离心泵的发展  随着科技不断进步，现代化工业要求离心泵要向大流量和高扬程发展，这就需要提高介质的流速，根据流体力学，液体流速越高，入口压力损失越大，

6、更加容易产生汽蚀。因此，提高泵抗汽蚀性能，研究汽蚀机理，是离心泵发展中的重要研究课题。  3　离心泵汽蚀的识别  汽蚀是造成离心泵的性能和效率下降的主要原因之一，及时识别出汽蚀的发生，便于采取相应的防范措施，实际生产中可根据如下几种办法判别是否发生了汽蚀。  3.1　根据扬程识别  这是一种简单易行，且在业内得到广泛应用的方法。由图1可知，当汽蚀发生时，离心泵的扬程会急剧下降。API610标准中，将离心泵扬程(对于多级泵而言是首级扬程)下降3％，作为性能断裂的标志，并依此判定离心泵的必需汽蚀余量NPSHr的数值。通常当离心泵特性曲线上扬程下跌3％时，我们认为这个点是

7、其发生汽蚀的临界点，但是在泵发生汽蚀的初始阶段，离心泵扬程的变化并不是很明显，而当扬程变化明显时，汽蚀已经发展到了一定程度，所以用扬程来判断离心泵的汽蚀具有一定的滞后性。  3.2　根据噪音识别  汽蚀发生时由于液体撞击会产生各种噪声，并且当汽蚀严重时，可听到泵内发出类似于爆竹的噼噼啪啪的声音。我们可以据此作为汽蚀的判断。  3.3　根据振动识别  离心泵的汽蚀伴随着泵体的振动，因此可以在泵体上加振动传感器，当泵运行时发现振动与正常有异，应该首先考虑是否发生了汽蚀。在实际生产中，我们可以根据经验感觉出泵体振动的不同，从而初步判定是否产生了汽蚀。  4　泵汽蚀的防