离心泵如何测汽蚀

水泵的汽蚀现象,水泵汽蚀的危害性

汽蚀又称空化，是液体的特殊物理现象。水泵在运行过程中，由于某些原因使泵内局部位置的压力降到水在相应温度下的饱和蒸汽压力(汽化压力)时，水就开始汽化生成大量的气泡，汽泡随水流向前运动，运动到压力较高部位时，迅速凝结、溃灭。泵内水流中汽泡的生成、溃灭过程涉及到物理、化学现象，并产生噪声、振动和对过流部件的侵蚀。这种现象称为水泵的汽蚀现象。水泵在产生汽蚀的过程中，由于水流中含有汽泡破坏了水流的正常流动规律，改变了流道内到过流面积和流动方向，因而叶轮与水流之间能量交换的稳定性遭到破坏，能量损失增加，从而引起离心泵的流量、扬程和效率的迅速下降，甚至达到断流状态。这种工作性能的变换，对于不同比转数的水泵是不同的。低比转数的离心泵叶槽狭长，宽度较小，很容易被汽泡阻塞，在出现汽蚀后，Q-H、Q-η曲线迅速降落。对中、高比转速的离心泵和混流泵，由于叶轮槽道较宽，不易被汽泡阻塞，所以Q-H、Q-η曲线先是逐渐下降，汽蚀严重时才开始锐落。对高比转数的轴流泵，由于叶片之间流道相当宽阔，故汽蚀区不易扩展到整个叶槽，因此Q-H、Q-η曲线下降缓慢。

汽泡溃灭时，水流因惯性高速冲向汽泡中心，产生强烈的水锤，其压强可达(33-5700)mpa，冲击的频率达2万-3万次/

s,这样大的压强频率作用于过流部件上，引起金属表面局部塑性变形与硬化变脆，产生疲劳现象，金属表面开始呈峰窝状，随之应力更加集中，叶片出现裂缝和剥落。这就是汽蚀的机械剥蚀作用。

在低区生成汽泡的过程中，溶解于水中的气体也从水中析出，所以汽泡实际是水汽和空气的混合体。活波气体(如氧气)借助汽泡凝结时所产生的高温，对金属表面产生化学腐蚀作用。

在高温高压下，水流会产生带电现象。过流部件的不同部位，因汽蚀产生温度差异，形成温差热电偶，导致金属表面到电解作用(即电化学腐蚀)。离心水泵

另外，当水中泥沙含量较高时，由于泥沙的磨蚀，破坏了过流部件的表层，发生汽蚀时，加快了过流部件的蚀坏程度。

在汽泡凝结溃灭时，产生压力瞬时升高和水流质点间的撞击以及对过流部件的打击，使水泵产生噪声和振动现象。/原创。

NPSH3中的3的含义是做水泵汽蚀试验时，泵出口压力下降3%作为泵发生汽蚀的指标，此时的汽蚀余量作为泵所需汽蚀余量。新标准中用NPSH3代替NPSHr

由于连续的局部冲击，会使材料的表面逐渐疲劳损坏，引起金属表面的剥蚀，进而出现大小蜂窝状蚀洞，除了冲击引起金属部件损坏外，还会产生化学腐蚀现象，氧化设备。汽蚀过程是不稳定的，会使水泵发生振动和产生噪声，同时汽泡还会堵塞叶轮槽道，致使扬程、流量降低，效率下降。

之所以会出现这个问题，是因为水在一定条件下会汽化，这一条件受温度，压强影响，具体影响可以查找一张叫做水的三相图的图片，说的很清楚。

水在进入水泵之前，可能还没有发生汽化，但是此时的压力与温度已经临界汽化条件了，随着进入水泵，到达叶轮之前，静压仍然在下降，一旦下降到汽化条件以下，水就发生了汽化，紧接着到达叶轮就发生了汽蚀。

水泵气蚀现象产生的本质原因是入口压力小于流体输送温度下的饱和蒸气压导致的。

泵进水口处的绝对压力减小到当时水温下的汽蚀压力时，水发生汽化。水在入水口形成气体，从而入水口形成许多小气泡。这些小气泡随水流进高压区时，气泡迅速破裂，周围液体立即填充原气泡空穴，由于气泡破裂时间很短，所以形成高达几百兆帕的水力冲击。

气泡不断地形成与破裂，巨大的水力冲击以每秒钟几万次的频率反复作用在叶轮上，时间一长，就会使叶轮的叶片逐渐因疲劳而剥落；同时，气泡中还夹杂有一些活泼气体（如氧气），对金属的光滑层因电解而逐渐变得粗糙。

金属表面粗糙度被破坏后，更加速了机械剥蚀。另外，气泡形成与破裂的过程中，会使过流部件两端产生温度差异，其冷端与热端形成电偶而产生电位差，从而使金属表面发生电解作用，金属的光滑层因电解而逐渐变得粗糙。

在机械剥蚀、化学腐蚀和电化学的共同作用下，金属表面很快出现蜂窝状的麻点，并逐渐形成空洞而损坏，这种现象称之为汽蚀。

汽蚀现象发生后对泵的影响：

1、泵的性能改变

汽蚀初生时，对水泵外特性并无明显影响。汽蚀发展到一定程度后，水泵的功率、效率、流量和扬程等参数会突然下降。当汽蚀充分发展后，水流的有效过流面积会减小很多，以致引起水流中断，不能工作。

2、引起振动和噪声

气泡破裂时，液体质点互相冲击，产生噪音和机组振动，两者互相激励使泵产生强烈振动，称为汽蚀共振现象。

3、过流部件表面的破坏

汽蚀破坏将大大缩短水泵的寿命，剥蚀和腐蚀严重时，会产生叶片断裂或穿孔等重大事故。

当由于使用条件所限，不可能完全避免发生汽蚀时，应采用抗汽蚀材料制造叶轮，以延长叶轮的使用寿命，一般来说，零件表面越光滑，材料强度和韧性越高，硬度和化学稳定性越高，则材料的抗汽蚀性能也越好，实验证明铝铁青铜9～4．2Ct·1 3、稀土合金铸铁和高镍铬合金等材料，比普通铸铁的抗汽蚀能力大得多。不同的材料抗汽蚀能力有十分明显的区别，影响材料抗机械剥蚀能力的因素很多，通常具有高硬度和高弹性的材料抗机械剥蚀的能力较强，国外推荐低碳铬镍合金钢，如13Cr4N作为在汽蚀状态下工作的水力机械材料。某泵站叶轮将原铸钢改换为不锈钢，运行多年未发现其破坏斑痕。铜叶轮比铸铁叶轮抗汽蚀效果好。为防化学腐蚀给叶轮涂层的方法比较常用。非金属涂料采用环氧树脂、尼龙粉、聚胺脂等，但应注意操作工艺，以防止涂层脱落。当今，在流道表面堆焊合金或喷涂合金的方法防止汽蚀破坏有效果，如不锈钢焊条堆焊法、不锈钢镶焊修补法、合金粉末喷焊和高速火焰喷涂。

2．3采用诱导轮

在离心泵的叶轮前加装诱导轮能提高泵的抗汽强 能，解决汽蚀问题，效果很好，而且运行维修方便。当液体流过诱导轮时，诱导轮首先对液体做功。相当于进人后面叶轮的液体起到增压作用，从而提高了压力。虽然增加了电机的部分负荷，但由于电机的功率一般都比较大，所以电机仍能满足要求，勿需更换电机。但在设计制造断面形状诱导轮时必须注意诱导轮的外径、轮毂直径、叶片数、叶片间距、叶片长度、厚度、外网处的液流角、叶片冲角、以及叶片人口边形状。诱导轮成螺旋形，螺旋外径处的螺旋角较小，内径处的螺旋角较大，以保证螺旋的导程相等。实践表明，如果离一t~,zf轮和诱导轮合装后配合晗当，扬程有所提高 泵的汽蚀少，转数提高，效率也略升。随着人们对诱导轮的认识和设计制造水平的提高，以及使用经验的不断积累，将诱导轮作为提高泵抗汽蚀性能的最有力措施而被广泛应用。

2．4改进叶轮人口的几伺形状当泵的转速和流量确定后，泵的最小汽蚀余量仅与吸人室和叶轮人口几何形状有关，所以提高水泵抗汽蚀性能主要措施之一是改进叶轮入口的几何形状。采用双吸叶轮，双吸叶轮相当于两个叶轮背靠背地并联工作，采用双吸叶轮的泵的最小汽蚀余量相当于单吸叶轮泵的最小汽蚀余量的0．63倍，这样大大提高了叶轮抗汽蚀性能。采用较低的叶轮人口速度，适当增大叶轮人农机使用口直径，提高了泵的抗汽蚀性能，但必须注意不是nf．~z,n速度越低，叶轮入口直径越大越好。因为随人口直径增加后，密封环处间隙面积增大，泄漏量增加，使泵容积效率降低，另一方面，叶轮人口直径增大后，相对地缩短了流道长度，影响水力效率。所以在确定人口直径时，除了要考虑泵的抗汽蚀性能外，还要兼顾泵的效率。增大叶片人口边宽度，可以使叶轮人口相对速度W减小，从而提高泵的抗汽蚀眭能。通常是在增大叶片人口边宽度与适当增大叶轮人口直径联合起来考虑，经验表明叶片人口过流面积和叶轮人口面积之比在1．1至25范围较好。对分数式多级泵第一级叶轮，一般略为加大叶轮人口直径以减低液体进人叶轮时的流速，提高泵的抗汽蚀 能，而其他各级叶轮由于已有一定的吸人压力，故就尽量减小叶轮人口直径，提高泵的效率。

2．5修整叶片头部修整叶片头部对降低叶片进IS1的水流速度，减小叶轮进口排挤，提高泵的抗汽蚀能力是有效的。试验结果是将叶片头部背面修薄，在靠近叶轮前盖板处也修薄一些，不仅延长了叶轮使用寿命，还发现汽蚀余量下降0-5左右。人们在如何提高离心水泵抗汽蚀性能上，不断探索总结经验，为了提高泵的制造质量，泵的重要零件开始用数控机床加工，有些为了实现泵的技术创新与发展，采用了优化设计方法和复合技术。随着先进技术的研发，在提高离心泵抗汽蚀性能试验研究上还会有重大突破。

气体

了，泵体中

有气

体的话说会影响到水泵的性能，使水泵达不到相应的效果。产生汽蚀后，我们需在打开水泵泵体上的

汽阀

排汽

，有时

管路

中有气体会产生汽蚀；

二、防止水泵的汽蚀现象：1、管路密封性好！2、所抽

介质

的汽化温度点要了解，不能因为温度过高，使介质汽化；3、水泵的压盖、

机械密封

、要装好，装不好也会使水泵产生汽蚀；

我是做水泵的，都是以自己的平日工作遇到的问题来回复的，不尽之处还请指数！鐧惧害鍦板浘

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，严重时会将壁厚击穿。

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，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。

二、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。

三、装置汽蚀余量的计算

NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg=Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg

四、 防止发生汽蚀的措施

欲防止发生汽蚀必须提高NPSHa，使NPSHa>NPSHr可防止发生汽蚀的措施如下：

1． 减小几何吸上高度hg（或增加几何倒灌高度）；

2． 减小吸入损失hc，为此可以设法增加管径，尽量减小管路长度，弯头和附件等；

3． 防止长时间在大流量下运行；

4． 在同样转速和流量下，采用双吸泵，因减小进口流速、泵不易发生汽蚀；

5． 泵发生汽蚀时，应把流量调小或降速运行；

6． 泵吸水池的情况对泵汽蚀有重要影响；

7． 对于在苛刻条件下运行的泵，为避免汽蚀破坏，可使用耐汽蚀材料。

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水泵汽蚀发生后，水中会有气泡，对机械密封有不利的影响：

1）气泡会冲击机械密封面的外表面，使其表面出现破损；

2）气泡会使动静环吻合面的流动膜中也含有气泡，不能形成稳定的流动膜，造成动静环的吻合面的干摩擦，易使机械密封装置损坏。

3）汽蚀发生后，泵的其它零部件会产生振动，导致机械密封振动偏大，最终导致机械密封振动偏大而失去密封效果。

消除泵汽蚀的措施：

(1) 提高泵的汽蚀性能水平，满足现场装置的汽蚀性能的要求。

(2) 现场试验装置的要求要与泵汽蚀性能水平匹配。

(3) 现场安装和工况调节要给泵创造有利的条件。

机械密封：是靠一对相对运动的环的端面A 相互贴合形成的微小轴向间隙起密封作用，这种装置称为机械密封。机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环和静环的端面组成一对摩擦副，动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用，同时对泵的振动、冲击起缓冲作用。

机械密封在实际运行中不是一个孤立的部件，它是与泵的其它零部件一起组合起来运行的，同时通过其基本原理可以看出，机械密封的正常运行是有条件的，例如：泵轴的窜量不能太大，否则摩擦副端面不能形成正常要求的比压；机械密封处的泵轴不能有太大的挠度，否则端面比压会不均匀等等。只有满足类似这样的外部条件，再加上良好的机械密封自身性能，才能达到理想的密封效果。