浅析多级离心泵汽蚀试验方案

范文鹏 徐文秀

汽蚀试验是离心泵一项验证其汽蚀性能的重要试验，汽蚀试验的判定结果，直接影响着泵在现场的运行性能和使用寿命。

要想避免泵在运行过程中发生汽蚀，必须保证泵入口处最低压力大于水在此温下的汽化压力，即有效汽蚀余量>必须汽蚀余量，这是泵在运行过程中不发生汽蚀的条件。在出厂前，一般都需要在工厂进行汽蚀试验来检验其汽蚀性能。

1.国内汽蚀试验类型

目前国内外各大泵厂多级离心泵汽蚀试验类型情况如下：

1.1验证型汽蚀试验

上海电力修造厂。该厂采用的是验证型汽蚀试验，即：保证泵出口流量不变，关闭进口阀门降低进口压力，泵的NPSHa有效汽蚀余量将逐渐降低，当汽蚀余量值低于泵的必需汽蚀余量（NPSHr），即设计值时，观察泵的出口扬程，若出口扬程基本不下降，则证明泵的实际必需汽蚀余量优于设计值，否则汽蚀性能不达标。

1.2总扬程出现拐点（下降3%）

湖南湘电长沙水泵制造有限公司、大连苏尔寿泵及压缩机有限公司。这两个工厂采用的是多级叶轮全部组装后进行汽蚀试验，在恒定流量下，通过调节阀门入口压力，直至水泵性能出现拐点（总扬程下降超3%）时，认为水泵发生了汽蚀，根据汽蚀余量及扬程变化曲线，得出泵的临界汽蚀余量，再与技术要求的必须汽蚀余量值比较，进行判定。

1.3NPSH3试验

德国KSB。该厂采用的是NPSH3试验，即在组装前，将首级叶轮安装于单级试验泵壳内，先进行单级叶轮的性能试验，得出泵的扬程曲线后，再于恒定流量下通过调节入口压力直至泵的扬程出现拐点（扬程下降超过3%  ）时，则认为发生了汽蚀，再根据曲线得出泵的临界汽蚀余量。

以上调查是依据各个泵厂通行的做法，可以看出，在一些关键问题上的判定存在明显不同，有必要依据标准仔细分析。

2 .实验类型的分析

根据标准对汽蚀试验的描述和要求，分析现状调查里涉及到的试验类型：

2.1上海电力修造厂选择的是验证型试验，该汽蚀试验类型符合ISO9906的标准要求，此试验虽能保证泵在技术规定的要求内不会发生汽蚀，但无法得出泵的具体NPSH值，如果现场参数（如安装高度、介质温度）有变更，由于无法知晓其汽蚀余量的大小，在新参数下是否会发生汽蚀将无法预计。

2.2长沙水泵厂及大连苏尔寿对汽蚀试验的选择，在此做重点分析，首先两个泵厂汽蚀试验与标准最大的区别在于：标准给出的是首级叶轮扬程下降3%作为发生汽蚀的标志，而工厂选择的是总扬程下降3%，这需要分析此判定方法是否符合标准或是比标准要求更高的判定。

对多级泵来说，泵的汽蚀一般只会发生在首级叶轮（次级叶轮的入口压力为首级叶轮的出口压力，此压头能够保证次级及往后叶轮不会发生汽蚀，随着首级、次级叶轮逐级往后，泵的压头一直在增大），而一些泵厂在进行汽蚀试验时，选择把泵的总扬程下降3%作为汽蚀发生的标志，而实际此时泵的首级叶轮扬程下降已超过3%，换句话说，有可能泵的总扬程下降1%时，首级叶轮扬程下降已达到3%（发生汽蚀并开始对首级叶轮产生冲击），而泵厂此时认为还未发生汽蚀，直到总扬程下降3%时才判定汽蚀的发生。这导致了厂家得出的汽蚀余量值小于实际的NPSHc（临界汽蚀余量）。汽蚀余量值的变小可导致对汽蚀性能结果的判定出现差异。

上述判定是基于多级泵的工作原理得出的结论，如能经过试验进一步验证，可确认判定合理。

2.3德国KSB选择的是NPSH3试验，区别于以上两个泵厂，KSB是将首级叶轮单独取出进行试验，这符合ISO9906及ISO13709的标准要求：多级泵应是根据首级叶轮扬程下降3%来判定，如果无法从第1级吐出口利用一独立的接头来测量扬程的变化量，应考虑只试验第1级。

通过分析，通过总扬程下降3%判定汽蚀得出的NPSH值偏小，这有可能为泵在现场安全运行埋下隐患，而NPSH3的试验符合标准要求，推荐采用该方法进行工厂汽蚀试验。

3.多级离心泵汽蚀试验各方案综合对比

3.1验证型试验

优点：试验简单，节省过程成本;试验方案符合标准，且在技术规定的参数下不会发生汽蚀。

缺点：无法得出泵本身的汽蚀余量，因此对现场设计参数准确性要求高，如果现场运行参数发生较大变化，新工况下是否汽蚀将无法预计。

3.2总扬程出现拐点（下降3%）

优点：试验简单、节省过程成本，能一定程度上反应水泵汽蚀余量。

缺点：与标准描述存在冲突;得出的汽蚀余量值与实际值存在一定偏差（偏小），这可能导致对汽蚀性能结果的判定出现差异。

3.3NPSH3（首、次级壳体间测量）

优点：能得出汽蚀余量值，且最精确;试验简单、节省过程成本。

缺点：适用范围有一定限制，要求首级跟次级叶轮壳体间有测量接口（或在首、次级壳体间用于密封的接口临时测量）。

3.4NPSH3（首级叶轮单独试验）

优点：能得出泵本身的汽蚀余量值，且较精确。

缺点：增加了首级叶轮单独做性能、汽蚀的步骤，过程成本相对增加。

4.结论

通过以上综合对比、分析各项多级泵汽蚀试验的方案，对目前国内外部分泵厂的多级泵汽蚀试验有了进一步的了解，用户方可根据水泵实际的使用场合、工况等参数要求来选择多级离心泵的汽蚀试验方案，但在选择前，需考虑所选择的汽蚀试验方案可能存在的判定误差以及可能存在的潜在风险。

5.结束语

汽蚀试验是一项非直观、比较抽象的试验，在工厂试验中无法直接观测的水泵内发生汽蚀，只能通过数据的变化间接判定汽蚀的发生，从而得知水泵的汽蚀余量值，就目前国内外部分泵厂的多级泵汽蚀试验常规方案，本文提出了自己的浅要分析和见解，希望对接触水泵汽蚀试验的初学者有所帮助。

参考文献：

[1]回转动力泵水力性能验收试验. ISO 9906-1999.

[2]石油、石化和天然气工业用离心泵. ISO 13709-2009.