水泵气蚀现象产生的原因

泵在各个行业或领域中有着广泛的应用，是重要输送设备。其运行质量的安全性和稳定性不仅影响着连续生产，同时对能耗的影响也非常大。由于受设计、选材、安装等方面的影响，气蚀问题在相关领域较为普遍，甚至在部分企业表现的还较为严重。

一、给水泵发生汽蚀的原因:

1、除氧器水镇水位过低。

2、除氧器内部压力隆低。

3、给水泵再循环门误关或开得过小，给水泵打闷泵。

4、给水泵长时间在较小流量或空负荷下运转。

水泵汽蚀现象:水泵的汽蚀也就是泵体里产生气体了，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。

二、给水泵汽蚀危害:

1、汽蚀时传递到危害叶轮及泵壳的冲击波，加上液体中微量溶解的氧对金属化学腐蚀的共同作用，在一定时间后，可使其表面出现斑痕及裂缝,甚至呈海绵状逐步脱落。

2、发生汽蚀时，还会发出噪声，进而使泵体振动同时由于蒸汽的生成使得液体的表观密度下降，于是液体实际流量、出口压力和效率都下降，严重时可导致完全不能输出液体。

三、给水泵发生汽蚀处理方法:

索雷碳纳米聚合物材料是专门针对泵叶轮、泵壳等部位气蚀、冲刷现象而研发的一种新型材料，在泵工作中能够有效缓解因气蚀现象对泵本体内部金属材质造成的气蚀破坏，同时该材料具有优异的耐化学腐蚀性能和粘结力，保证缓解气蚀的同时避免了介质的腐蚀和涂层脱落问题。

该材料涂覆到叶轮表面以后，使其表面形成水力光滑表面，超光滑表面涂层表面光洁度是经过抛光后不锈钢的20倍，这种极光滑的表面减少了泵内流体的分层，从而减少泵内部紊流，降低了泵内的容积损失和水力损失，降低了电耗，达到降低水流阻力损失的目的，从而提高水泵的水力效率3%-10%，达到提高泵效的作用。

汽蚀余量是什么？什么是汽蚀现象

离心泵运转时，液体压力沿着泵入口到叶轮入口而下降，在叶片入口附近的K点上，液体压力pK最低。此后由于叶轮对液体作功，液体压力很快上升。当叶轮叶片入口附近的压力pK小于液体输送温度下的饱和蒸汽压力pv时，液体就汽化。同时，使溶解在液体内的气体逸出。它们形成许多汽泡。当汽泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面的液体压力高于汽泡内的汽化压力，则汽泡又重新凝结溃灭形成空穴，瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来，造成液体互相撞击，使局部的压力骤然增加(有的可达数百个大气压)。这样，不仅阻碍液体正常流动，尤为严重的是，如果这些汽泡在叶轮壁面附近溃灭，则液体就像无数个小弹头一样，连续地打击金属表面。其撞击频率很高(有的可达2000～3000Hz)，于是金属表面因冲击疲劳而剥裂。如若汽泡内夹杂某种活性气体(如氧气等)，它们借助汽泡凝结时放出的热量(局部温度可达200～300°C)，还会形成热电偶，产生电解，形成电化学腐蚀作用，更加速了金属剥蚀的破坏速度。上述这种液体汽化、凝结、冲击、形成高压、高温、高频冲击负荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为气蚀。

当泵的入口压力低于该温度下的饱和蒸汽压力时，液体就汽化，同时还有可能有溶解在液体内的气体从液体中逸出，形成大量的小汽泡，这些小汽泡随液体流到叶轮的流道内，叶轮旋转时产生的压力大于饱和蒸汽压时，这些小汽泡重新凝结、馈灭，形成一个空穴。这时周围的液体以极高的速度向这个空穴冲来，液体的质点互相撞击形成局部水利冲击，使局部压力可达数百个大气压。汽泡越大，其凝结馈灭时产生局部水击越大，这种水力冲击的速度很快，频率可达2500次/s，在叶轮表面发生猛烈的撞击，产生机械腐蚀。上述这种液体的汽化、凝结、冲击和对金属剥蚀的综合现象就称为汽蚀。

汽蚀危害

汽泡馈灭时，液体质点互相撞击，会产生噪音，汽蚀严重时会产生振动，流量、扬程、效率会明显下降，甚至会出现“抽空”现象，同时叶轮会因汽蚀剥蚀减薄，甚至叶片和盖板被穿透。

发生汽蚀的基本条件

发生汽蚀的基本条件是叶片入口的最低液流压力低于该温度下液体的饱和蒸汽压力。

有效汽蚀余量是指介质自吸入罐经吸入管道到达泵入口后，所富余的高出汽化压力的那部分能头，这个富余能头习惯上称为有效汽蚀余量，用符号Δha表示。它的数值大小与吸入管路优劣有关，与泵本身无关。当NPSHa数值大时，表示吸入管路设计合理，其值愈大愈好，要强调的是上述都是指泵在输送液体为水且又在常温时。当输送液体为烃时，其汽化压力和烃的化学结构有关，要进行必要的修正。当非常温时，就是输水也要进行饱和蒸汽压的修正。在高原地区因大气压低，也要进行必要的修正。 有效汽蚀余量数值的大小与泵吸入罐的压力、温度、吸入管道的几何安装高度、介质的性质等操作条件有关，与泵本身的结构尺寸无关，因此有效汽蚀余量又称为泵装置的有效汽蚀余量。泵的必需汽蚀余量表示介质从泵入口到叶轮内最低压力点处的全部能量损失，用Δhr 表示。这个值越小，泵越不容易发生汽蚀。

离心泵的有效汽蚀余量与必需汽蚀余量关系的关系

离心泵入口处的富余能量Δha若能克服这个能量损失Δhr还有剩余，即Δha＞Δhr，则表示介质流到叶轮最低压力点时，其压力还可高于介质的饱和蒸汽压力而不至于汽化，所以就不会发生汽蚀，反之Δha＜Δhr，介质就汽化，泵就会发生汽蚀。

汽蚀是当流道（可以是泵、水轮机、河流、阀门、螺旋桨甚至人和动物的血管等）中的液体（可以是水、油等）局部压力下降至临界压力（一般接近汽化压力）时，液体中气核成长为汽泡，汽泡的聚积、流动、分裂、溃灭过程的总称。

泵在吸入真空度大于允许吸入真空度时，发生汽蚀现象。主要发生在叶轮外缘叶片及盖板，涡壳或导轮处，不会发生在叶片进口处。例如流量大于设计流量时发生在叶片进口靠近前盖板的叶片正面处(K1)。当叶轮入口处压强下降至被送液体在工作温度下的饱和蒸汽压时，液体将会发生部分汽化，生成的气泡将随液体从低压区进入高压区，在高压区气泡会急剧收缩，凝结，其周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占空间，产生高强度的冲击波，冲击叶轮和泵壳，发生噪音引起震动。由于长期受到冲击力反复作用以及液体中微量溶解氧的化学腐蚀作用，叶轮局部表面出现斑痕和裂纹甚至成海绵状损坏。

易产生汽蚀现象的泵类产品是一些离心泵产品，例如立式离心泵或者卧式离心泵。各种水泵产生汽蚀的原因通常有以下几点：

1、在使用安装卧式离心泵时水泵的安装高度太高。离心泵安装高度过高，离心泵的吸水口处的真空度不断增加，导致离心泵腔内压力降得过低，这也就是水泵产生汽蚀的原因之一。

2、 水泵的实际使用工况与泵出厂设计工况点相差太多。当水泵在不在允许工况点附近下运行时，也会在离心泵叶轮下面发生自下而上的涡带。当涡带的中心压力降低到 蒸汽饱和压力 时，此涡带就会变为汽蚀带。当此涡带延生到泵内时，不但能促使与加重水泵叶轮及泵体的汽蚀，甚至还会引起水泵的激烈振动和发出不正常的声音，这也是水泵产 生汽蚀的原因。

3、水泵的入水流量不够。由于管道泵的进口管道弯头太多或者进口管径太小导致进口流量及压力分布不均匀，导致水泵的进口流量不够进水池水流太快产生漩涡也会使水泵的入口将空气吸入，同样也会使水泵入口流量不够、压力分布不均匀，从而导致水泵产生汽蚀的现象。所以水中含气量太大，则 水泵发生汽蚀的现象更容易。

4、水泵使用地区的海拔太高，通常在高海拔地区使用水泵，大气压力特别低，这样会使水泵进口口的压力也相对较低或者水泵输送的水温度太高，出现冒泡的现象，水温较高时，蒸汽饱和压力就会越大，水就越容易汽化，这也是 水泵产生汽蚀的原因。

首先，先了解什么是气蚀：气蚀又称空蚀、穴蚀，是流体在高速流动和压力变化条件下，与流体接触的金属表面上发生洞穴状腐蚀破坏的现象。常发生在如离心泵叶片叶端的高速减压区。流体在此处形成空泡，空泡在高压区被压破并产生冲击压力。这个冲击压力会破坏金属表面上的氧化保护膜，而使腐蚀速度加快。空蚀的特征是先在金属表面形成许多细小的麻点，然后逐渐扩大成为孔穴。

其次，一般气蚀形成的原因是：由于离心泵的吸入口流体压力会下降，当液体的压力低于对应温度下的饱和蒸气压时，将形成气泡。另外，溶解在液体中的其他气体也可能析出而形成气泡。随后，当气泡流动到液体压力超过饱和压力的地方时，气泡便会溃灭。在溃灭瞬时会产生冲击力。固体表面经受这种冲击力的多次反复作用，材料腐蚀加速，使表面出现小凹坑。

第三：离心泵很难在长期运行过程中彻底消除空蚀。减少空蚀的有效措施是尽可能防止气泡的产生。首先应使与液体接触的表面具有很好的流线型，避免在局部地方出现涡流，因为涡流区压力低，容易产生气泡。此外，应当减少液体中溶解的气体含量和液体流动中的扰动，也可以限制气泡的形成。

液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。

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。

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。

相应措施

1、增加入口管径大小，减少入口管路长度，消除液体回流现象，为流体提供一个良好的锥形入口；换句话说就是减少入口管路损失，改善入口条件。

2、增加高比速率的叶片数，或者可变翼的叶片在液体刚开始通过叶输眼时候，调整在低比速率的角度上，尽量减至最少的吸入扬程，再慢慢转到固定的流量扬程条件下。

3、充分的入口流道面积，不让入口产生生预旋现象，而且在叶输有一较好的流道，足够获得最佳的空蚀特性。

4、当操作时无法避免空蚀，或其它部位少量的空蚀不可能消除的时候，使用特殊材质可以抵抗泵浦空蚀而减少表面腐蚀。

5、发生噪音和振动起源于空蚀现象，可由减少或消除至极少量的空气进入泵浦入口來解决这个问题。

这是因为：离心泵工作时的扬程、功率和效率等主要性能参数并不是固定的，而是随流量的变化而变化。把其变化关系画在一张座标纸上得出的曲线称离心泵的工作性能曲线或特性曲线。

当流量降低时，会产生哪种情况？节流调节的缺点是泵流量较小时，叶轮容易引起汽蚀。这是因为离心泵的叶轮在原动机的带动下高速旋转，当阀门开度减小，流量太少时，不能将叶轮与液体摩擦所产生的热量完全带走，使泵内液体温度升高。因而引起液体汽化，形成汽蚀。尤其是发电厂中锅炉给水泵更为显著。所以采用节流调节时要设置再循环系统，加大泵的输出流量以防止汽蚀。当给水流量降到最大流量的1/3时，就应开启再循环门，使通过给水泵的流量适当增加，以保证给水泵内液体温度不至上升。

节流调节就是在输送流体的管道上改变阀门的开度来调节泵的流量，即改变管路特性曲线。常用出口端节流调节，因为入口节流调节会使进口压力降低，有引起汽蚀的危险。

H

g

↑,

pK↓

，当

pK

↓

至等于操作温度下被输送液体的饱和蒸汽压

pv

时（即

PK

=

pv

），液体将发生沸腾部分汽化，所生成的大量蒸汽压泡在随液体从叶轮进口向叶轮外围流动时，又因压强升高，气泡立即凝聚，气泡的消失产生局部真空，周围的液体以极大的速度冲向气泡原来所在的空间，在冲击点处产生

很高的局部压强（高达几百个大气压），冲击频率高达每秒几万次之多。尤其当气泡的凝结发生在叶轮表面时众多的液体质点如细小的高

频水锤撞击着叶片，另外气泡中可能带有氧气等对金属材料发生化学

腐蚀作用。泵在这种状态下长期运转，将导致叶片过早损坏。这种现

象称为泵的汽蚀现象。汽蚀现象发生时，泵体振动，发出噪音，泵

的

qv

↓,

H

e

↓,η

，严重时甚至吸不上液体。汽蚀现象是有害的，必须加以避免。从上面的分析可知，泵的安装高度

H不能太高，以保证叶轮中各

处压强高于被输送液体的饱和蒸汽压

pv。