水泵的气蚀和防治措施

　　水泵是用来增加液体位能、压能、动能的把原动机的机械能转换成抽送液体能量的机器。原动机通过轴带动叶轮旋转，对液体作功，使其能量增加，从而使需要数量的液体，由吸水经水泵的过流部件输送到要求的高处或要求压力的地方。衡量泵性能的主要因素有流量、扬程、转速、汽蚀余量及功率和效率。水泵的汽蚀是一个很重要的问题。

　　1.汽蚀及水泵汽蚀现象

　　汽蚀是液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡的现象。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。水泵在运转中，若其过流部分叶轮叶片进口稍后的局部区域因为某种原因，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，水泵壁面在冲击力反复作用下，起初是出现麻点，继而变成蜂窝状。严重时壁面会在短期内被击空。

　　水泵汽蚀过程是指水泵产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用，还会产生噪声和振动，导致泵的性能下降，扬程、效率下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。

　　2.水泵汽蚀类型

　　(1)叶型汽蚀。水泵普遍具有的汽蚀现象，主要是因为水泵安装过高，或流量偏离设计流量过大时产生的汽蚀现象。发生在叶片表面，汽蚀破坏区在水泵叶轮的叶片正面和背面或前轮盘内表面处以及叶片的根部，称为叶面型汽蚀。

　　(2)间隙汽蚀。水泵在低负荷运行时，水流流经离心泵的回流槽等缝隙时，水流通过突然变窄的间隙，速度增加而压强下降，产生的汽蚀。

　　(3)旋涡汽蚀。由于进水建筑物、进水构筑物设计不当，造成了水泵进口处水流的紊乱和漩涡，产生涡带，把大量的气体周期性地带入水泵内。由于涡带的产生在叶片低压区产生周期性的强度很大的叶面汽蚀。

　　3.汽蚀对水泵性能的影响

　　汽蚀现象对不同种类的水泵有不同的影响。

　　(1)对低比转速的离心泵。由于低比转速的离心泵其叶槽流道狭长，宽度较小，气泡能迅速占据槽道面积，甚至占据全部槽道，使水流的连续性遭到破坏，引起水流的阻断，出现流量~扬程急剧的下降，造成水泵的效率也急剧降低。

　　(2)对中、高比转速的水泵。中、高比转速的离心泵和混流泵，叶槽较宽，气泡占据叶槽断面的某一部分，因此出现流量~扬程平缓的下降，效率的下降也较为缓慢。

　　(3)对高比转速的轴流泵。由于轴流泵的叶片流道宽阔，汽蚀区不易侵入整个叶槽，因此流量~扬程几乎均匀下降，而且缓慢，无明显断裂现象。

　　4.水泵汽蚀的危害

　　(1)水泵的工作性能恶化。当气泡受高压水流挤压，冲向气泡中心时，由于很强的冲击碰撞，产生剧烈的水锤。水锤发生的频率很高，每分钟可达几万次，瞬时局部压力可达几十兆帕，甚至达几百兆帕，使水泵的工作性能恶化。

　　(2)水泵局部发生破坏。由于水锤的打击作用，使部件的表面形成塑性的变形和硬化，产生金属疲劳现象。材料性质变脆，产生剥蚀和裂纹。经常作用而形成麻点，进而形成裂隙，直到水泵的叶轮或泵壳被蚀坏，甚至形成断裂现象。

　　(3)发生振动和噪音。水流质点互相碰撞和挤压，产生剧烈的振动，造成机组零部件的破坏，甚至波及建筑物的安全。发生汽蚀时，有时会产生啸叫的噪音，危及泵站中运行操作人员的健康。

　　(4)严重时水泵不能抽水。水泵的安装高程过高，严重时甚至吸不上水来，使泵站不能正常工作。

　　5.水泵气蚀的常见原因

　　(1)水泵安装高程过高。

　　(2)进水条件较差。

　　(3)水泵偏离设计工况运行。

　　(4)安装地点海拔高程过高。

　　(5)水泵过流部件材料抗汽蚀能力较差。

　　(6)泵本身汽蚀性能较差。

　　6.减轻和防治汽蚀的措施

　　(1)正确地确定水泵安装高程：在设计泵站时，要使装置汽蚀余量大于水泵的允许汽蚀余量，或者水泵进口处的吸上真空度小于水泵的允许吸上真空度。

　　(2)要有良好的进水条件：进水建筑物内的水流要平稳、均匀，不产生漩涡。大中型泵站的进水流道要设计得合理，进入叶轮的水流速度和压强要接近正常分布，避免产生局部低压区。

　　(3)尽量减少进水管路水头损失：在设计泵站时，应尽量缩短进水管路的长度，减少管路的附件，管道内壁应光滑和适当加大进水管的直径。

　　(4)提高汽蚀区的压强：在水泵进水管内，注入少量水或空气，可以缓和汽泡破灭时的冲击，并减小汽蚀区的真空度。

　　(5)降低工作水温：夏季气温较高，可掺井水混合或在引水渠、进水建筑物处加遮热晒措施，以减轻汽蚀现象的危害程度。

　　(6)提高泵本身的抗汽蚀性能，泵设计时，要充分考虑叶轮设计的合理性。要充分考虑叶轮进口直径、叶片进口宽度、叶轮盖板进口部分曲率半径、叶片进口边的位置和叶片进口部分的形状、叶片进口冲角、叶片进口厚度、平衡孔、光洁度等对水泵抗汽蚀能力的影响。

　　(7)涂环氧树脂：在发生汽蚀的部位涂一层环氧树脂，可以提高叶轮表面的抗汽蚀性能，减轻叶轮表面被汽蚀破坏的程度。

　　(8)调节水泵的工况点：在水泵运行过程中，利用调节水泵工况点的方法可以减轻汽蚀，对于离心泵适当减少流量，使工况点向左移动，对于轴流泵可调节叶片安装角，使工况点移到。良好的水泵运行工况，可以防止水泵振动产生汽蚀。

　　(9)加强水泵吸水池水质的检测，提高吸水池的水质质量，减少水泵汽蚀破坏。