离心泵发生汽蚀的现象及防止措施

李世伟

（山西农业机械化试验鉴定站，山西 太原 030027）

1 离心泵发生汽蚀的现象

1.1 汽蚀的概念

液体在一定温度下，降低压力至该温度的汽化压力时，液体便产生气泡。这种产生气泡的现象称为汽蚀。

1.2 离心泵汽蚀的过程

离心泵在运转中，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下降到当时温度下的汽化压力时，液体便在该处开始气化，产生蒸气、形成气泡。这些气泡随液体向前流动，至某高压处时，气泡周围的高压液体，致使气泡急剧地缩小以致破裂。在气泡破裂的同时，液体质点将以高速填充空穴，发生互相撞击而形成水击。这种现象发生在固体壁上将使过流部件受到腐蚀破坏。这种过程就是离心泵的汽蚀过程。

1.3 离心泵发生汽蚀的现象

1.3.1 产生噪声和振动

由于泵汽蚀时，气泡在高压区连续发生突然破裂，以及伴随的强烈水击，而产生噪声和振动，可以听到像爆豆似的劈劈啪啪的响声。

1.3.2 过流部件的腐蚀破坏

泵长时间在汽蚀条件下工作时，泵过流部件的某些地方会遭到腐蚀破坏。这是因为气泡在破裂时金属表面受到向利刃似的高频（600 Hz～2 500 Hz）强烈冲击，压力达49 MPa，致使金属表面出现麻点以至穿孔。严重时金属晶粒松动并剥落而呈现出蜂巢状。汽蚀腐蚀破坏的部位，正是气泡消失之处。所以常常在叶轮出口和压水室进口部位发现破坏痕迹。

1.3.3 性能下降

泵汽蚀时叶轮内液体的能量交换受到干扰和破坏，在外特性上的表现是流量-扬程曲线、流量-轴功率曲线、流量-效率曲线下降。严重时会使泵中的流量中断，不能工作。应当指出，泵发生汽蚀的初生阶段，特性曲线并无明显变化，有时因产生的气泡覆盖过流部分表面，形成光滑层而使效率稍有提高。泵的特性曲线出现明显变化时，汽蚀以发展到一定程度。不同比转速的泵，由汽蚀引起性能下降的形式不同。低比转速的泵，由于叶片间流道窄而长，固一旦发生汽蚀，气泡易于充满整个流道，因而性能曲线呈突然下降形式。随着比转速增大，叶道向宽而短的趋势变化，因而气泡从发生发展到充满整个流道需要一个过程，相应的泵的性能曲线开始缓慢下降，之后增加到某一流量时才表现为急剧下降。

2 离心泵发生汽蚀的防止措施

2.1 名词解释

NPSHa——装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量。是由吸入装置提供的，NPSHa越大越不容易发生汽蚀

NPSHr——泵汽蚀余量又叫必需汽蚀余量，是规定泵要达到的汽蚀性能参数，NPSHr越小，泵的抗汽蚀性能越好

NPSHt-——试验汽蚀余量，是汽蚀试验时算出的值，试验汽蚀余量有任意多个，但对应泵性能下降一定值的试验汽蚀余量只有一个，称为临界汽蚀余量，用NPSHc表示

[NPSH]——许用汽蚀余量，这是确定泵使用条件（如安装高度）用的汽蚀余量，它应大于临界汽蚀余量，以保证泵运行时不发生汽蚀

这些汽蚀余量有如下关系：

NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa

2.2 引用公式

式中：v0：叶片进口稍前的绝对速度；

ω0：叶片进口稍前的相对速度；

λ：叶片进口压降系数；

式中:Pc：吸入液面的绝对压力；

hg：几何吸上（倒灌）高度；

hc：吸入损失；

Pv抽送液体温度下的汽化压力；

2.3 提高泵本身的抗汽蚀性能

2.3.1 叶轮进口直径

适当增加叶轮进口直径，可以减小v0，从而减小NPSHr，改进泵的抗汽蚀性能。

增加叶片进口宽度，能增加进口过流面积，减小v0和ω0，从而减小NPSHr，这是提高抗汽蚀性能的一种有效方法。

2.3.3 叶轮盖板进口部分曲率半径

由于叶轮进口嘀咕分的液流在转弯处受到离心力作用的影响，靠前盖板处压力低，流速度大，造成叶轮进口速度分布不均匀/适当增加盖板的曲率半径，有利于减小前盖板处的v0和改善速度分布的均匀性，减小泵进口部分的压力降，从而NPSHr减小，提高泵的抗汽蚀性能。

2.3.4 叶片进口边的位置和叶片进口部分的形状

叶片进口边适当向吸入口方向延伸，可使液体提早接受叶片的作用，且能增加叶片表面积，减小叶片工作面和背面的压差。另外，叶片前伸，使进口边的所在半径减小，从而使v0和ω0减小。但是，叶片前伸后要求叶片做得很薄，否则排挤严重。

2.3.5 叶片进口冲角

叶片进口角，通常都大于进口相对液流角。增大了叶进口角，从而可以减小叶片的弯曲，增大叶片进口过流面积，减小叶片的排挤。这些因素都将减小v0和ω0，提高泵的抗汽蚀性能。

2）树体萌芽期及时使用杀菌剂（推荐使用菌毒清、噻霉酮等，不能使用腐蚀性强的杀菌剂，以免影响愈伤组织形成）涂抹保护受冻部位，防止其他病害侵染。

采用正冲角，在设计流量下，液体在叶片进口背面产生脱流，因为背面是叶片间流道的低压侧，该脱流引起的旋涡不易向高压侧扩散，因而旋涡被控制在局部，对汽蚀的影响较小。反之，负冲角时液体在叶片工作面产生漩涡，该漩涡易于向低压侧扩散，对汽蚀的影响较大。

2.3.6 叶片进口厚度

叶片进口厚度越薄，越接近流线型，叶片最大厚度离进口越远，叶片进口的压降越小，泵的抗汽蚀性能越好。叶片进口的形状对压降影响是十分敏感的。

2.3.7 平衡孔

叶轮上的平衡孔，其中的泄流对进入叶轮的主流起破坏作用，平衡孔面积应不小于密封环间隙面积的5倍，以减小泄露流速，从而减小对主流的影响，提高泵的抗汽蚀性能。

2.3.8 光洁度

叶轮进口部分越光滑，水力损失减小，会明显提高泵的抗汽蚀性能。

2.4 防止发生装置汽蚀的措施

（1）减小几何吸上高度（或增加几何倒灌高度）可以使NPSHa减小，从而提高装置的抗汽蚀性能。

（2）为此可以设法增加管径，尽管减小管路长度，弯头和附件等；可以使NPSHa减小，从而提高装置的抗汽蚀性能。

（3）泵在大流量下运转时NPSH增加，NPSH减小。所以，在确定安装高度时，应使[NPSH]比NPSHc（NPSHr）大得多一些，否则应防止长时间在大流量下运行，有时因选泵不当，使泵处于大流量下运行，容易产生汽蚀，这一点在选泵时应加以注意。

（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，可使用耐汽蚀的材料。