探究水泵的汽蚀现象及防治措施

颜海波

摘 要：针对水泵的汽蚀问题，作者在文章中分析了水泵出现汽蚀现象的原因，详细阐述水泵汽蚀的类型以及水泵汽蚀现象，并据此提出怎样避免与减轻汽蚀的几点建议，以有效延长水泵的使用寿命。

关键词：水泵汽蚀；汽蚀类型；防治措施

1 概述

水泵是一种将原动机的机械能转换为抽送液体能量的机器。水泵的功能是否完好、工作效率取决于流量、扬程、转速等这些因素。现阶段水泵在我国各个领域都得到了广泛的使用，但受到科技水平的限制，汽蚀现象对水泵的危害一直没有得到较好的处理，严重影响了水泵的使用寿命和正常功能。笔者将在下文中就水泵的汽蚀现象进行分析，并据此提出对应的防治措施。

2 汽蚀及水泵汽蚀现象

汽蚀指的是在一定温度的条件下，降低水中的压力，直到该温度下的汽化压力时，液体就会出现气泡，当气泡流动到高压处，受高压影响气泡就会不断缩小直到破灭。这种现象被研究者命名为汽蚀溃灭。

当水泵启动后，如果其过流部分的某个位置（一般来说是位于叶轮叶片进口的后方）受到内外部环境某些因素的影响，使得抽送液体的绝对压力不断降低，直至达到汽化条件，液体就会汽化，从而产生大量的蒸汽，造成气泡的出现。抽送液体带有大量气泡继续运动，在途经叶轮内的高压区时，气泡周边的高压液体会挤压气泡，使其体积立刻缩小直到破灭为止。液体质点将会在气泡破灭之际迅速填充空穴，在这快速填充的过程中，会出现极为强大的水击作用，同时以较快的频率打击金属表面，该打击力最高能达到上千大气压，频率一秒钟超过一万次，这样水泵避免在冲击力强烈又快速的击打下，会被打成蜂窝状。

所谓的水泵汽蚀指的是水泵启动后，由于液体压力降低导致气泡产生，而当气泡受高压影响破裂后使得过流部分受到水压冲击而出现程度不同的毁坏。水泵在运行时会产生不同程度的汽蚀，不仅会使得过流部件损毁，还会导致噪音与振动的产生，同时影响水泵的正常使用，缩短水泵的使用寿命，损毁较严重时还会造成水泵中液体中断，影响生产效率。

3 水泵汽蚀类型

汽蚀的类型包括以下几种：

3.1 叶型汽蚀

叶型汽蚀在水泵中极为常见，大多数水泵出现汽蚀问题属于该类型。该种汽蚀发生在叶片表面，汽蚀破坏区在水泵叶轮的叶片表面上，对叶片正反两面都会造成较大破坏，因此被称作叶面型汽蚀，简称叶型汽蚀。该汽蚀产生的原因在于水泵安装过高或是流量未能达到设计预期的标准，使得流量过大时对叶片造成冲击。流量的不同使得汽蚀产生的位置也不同，当轴流泵流量较大时汽蚀会出现在叶片的正面位置，反之背面则会产生汽蚀。

3.2 间隙汽蚀

该种类型的汽蚀只有在水泵维持低负荷运转时才会出现。当水流从离心泵的回流槽等缝隙流过时，水流在快速经过间距极小的间隙时压强会随着水流速度的提升而减少，同样会对水泵部件造成汽蚀。由于轴流泵的叶片外缘和泵壳几乎是贴在一起，只留下了距离极小的间隙，当水泵启动后，水流的回流速度在叶片正、背两侧极大压强的作用下急速上升，造成局部压降产生，对水泵部件造成损毁。间隙汽蚀会导致泵壳对应叶片外缘部分出现一圈蜂窝麻面的汽蚀区域。

3.3 旋涡汽蚀

旋涡汽蚀出现的原因主要源于設计出现偏差，导致进水建筑物、进水构筑物的设计工作不符合预期，质量存在偏差，导致水泵进口处水流的紊乱和涡带出现，将大量的气体间断性地带到水泵中。有时水泵叶片并未产生叶面汽蚀，但是涡带的出现也会使得叶片低压区出现间断性的叶面汽蚀。而旋涡的旋转方向和水泵的旋转方向一致，就会削弱相对运动，使得流量降低、扬程减少、效率更差，导致轴流泵超载或离心泵欠载；而当旋涡的旋转方向和水泵的旋转方向相背离时，上述发生的情况正好相反，造成离心泵超载或是轴流泵欠载。

当水泵启动后，难以避免地都会产生汽蚀现象，对水泵部件造成损毁，导致水泵运行效率降低与气压不稳定。所以，当水泵工作时需要尽可能地避免汽蚀产生。

4 减轻和防治汽蚀的方法

水泵的汽蚀主要由水泵自身的汽蚀性能和抽水装置的使用条件所决定。当水泵启动后，汽蚀是难以避免的，那么怎样尽可能地减轻和防治汽蚀，就成了工作人员的重点难题，笔者根据水泵自身特点和汽蚀情况，提出以下几点意见：

4.1 精准地确定水泵安装高程

设计人员在设计泵站建造图时，应当遵循行业规范，即让装置汽蚀余量超过水泵的允许汽蚀余量，亦或是水泵进口处的吸上真空度不超过水泵的允许吸上真空度。另外，抽水装置工作时可能面临着各种各样突发因素的干扰，为了能够精准有效地安装高程，还需要综合全局，考虑各方面因素进行操作。

4.2 确保进水条件合格

进入建筑物中的水流需要保持平稳、均衡，避免旋涡的产生， 因为旋涡出现会带来涡带，从而导致汽蚀的产生。同时，要尽可能科学合理地设计大中型泵站的进水流道，进入叶轮的水流速度与压强需要适宜地分布，防止局部低压区的出现，这样才不会使水流速度突然加快，有效地防止汽蚀的产生。

4.3 加大汽蚀区域的压强

在水泵进水管中，可以注入较少的水或是空气，在水或空气的作用下，气泡破灭所产生的冲击力得到降低，还能降低汽蚀区域的真空度。不过，在注入时需要严格控制数量，避免矫枉过正。把出水管的高压水输入泵的进口中，能够有效加大叶轮进口的压强，由此来加强泵的抗汽蚀能力，不过也会减少水泵的出水量，降低水泵的工作效率。

4.4 加强泵自身的抗汽蚀能力

在设计水泵之初，除了考虑工作环境、性能特点等，还要从其构造自身出发，充分考虑叶轮设计的合理性。要考虑到泵内部诸多构件包括叶片进口宽度、叶片进口冲角等对水泵抗汽蚀能力的影响。在建造水泵时，确保其质量达到设计预期的标准。

5 结束语

在本文中，笔者分析了水泵汽蚀的类型和危害，并据此提出防治水泵汽蚀现象的相关措施。实践证明，减轻和防治水泵汽蚀，对于加强水泵性能，延长水泵使用寿命有着重要帮助。所以，我们需要对水泵汽蚀现象有着清晰的认识，了解汽蚀规律，加强水泵性能。

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