水泵的氣蝕和防治措施

　　水泵是用來增加液體位能、壓能、動能的把原動機的機械能轉換成抽送液體能量的機器。原動機通過軸帶動葉輪旋轉，對液體作功，使其能量增加，從而使需要數量的液體，由吸水經水泵的過流部件輸送到要求的高處或要求壓力的地方。衡量泵性能的主要因素有流量、揚程、轉速、汽蝕余量及功率和效率。水泵的汽蝕是一個很重要的問題。

　　1.汽蝕及水泵汽蝕現象

　　汽蝕是液體在一定溫度下，降低壓力至該溫度下的汽化壓力時，液體便產生汽泡的現象。汽蝕時產生的氣泡，流動到高壓處時，其體積減小以致破滅。這種由于壓力上升氣泡消失在液體中的現象稱為汽蝕潰滅。水泵在運轉中，若其過流部分葉輪葉片進口稍后的局部區域因為某種原因，抽送液體的絕對壓力降低到當時溫度下的液體汽化壓力時，液體便在該處開始汽化，產生大量蒸汽，形成氣泡，當含有大量氣泡的液體向前經葉輪內的高壓區時，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在氣泡凝結破裂的同時，液體質點以很高的速度填充空穴，在此瞬間產生很強烈的水擊作用，并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面沖擊應力可達幾百至幾千個大氣壓，沖擊頻率可達每秒幾萬次，水泵壁面在沖擊力反復作用下，起初是出現麻點，繼而變成蜂窩狀。嚴重時壁面會在短期內被擊空。

　　水泵汽蝕過程是指水泵產生氣泡和氣泡破裂使過流部件遭受到破壞的過程。水泵產生汽蝕后除了對過流部件會產生破壞作用，還會產生噪聲和振動，導致泵的性能下降，揚程、效率下降，嚴重時會使泵中液體中斷，不能正常工作。

　　2.水泵汽蝕類型

　　(1)葉型汽蝕。水泵普遍具有的汽蝕現象，主要是因為水泵安裝過高，或流量偏離設計流量過大時產生的汽蝕現象。發生在葉片表面，汽蝕破壞區在水泵葉輪的葉片正面和背面或前輪盤內表面處以及葉片的根部，稱為葉面型汽蝕。

　　(2)間隙汽蝕。水泵在低負荷運行時，水流流經離心泵的回流槽等縫隙時，水流通過突然變窄的間隙，速度增加而壓強下降，產生的汽蝕。

　　(3)旋渦汽蝕。由于進水建筑物、進水構筑物設計不當，造成了水泵進口處水流的紊亂和漩渦，產生渦帶，把大量的氣體周期性地帶入水泵內。由于渦帶的產生在葉片低壓區產生周期性的強度很大的葉面汽蝕。

　　3.汽蝕對水泵性能的影響

　　汽蝕現象對不同種類的水泵有不同的影響。

　　(1)對低比轉速的離心泵。由于低比轉速的離心泵其葉槽流道狹長，寬度較小，氣泡能迅速占據槽道面積，甚至占據全部槽道，使水流的連續性遭到破壞，引起水流的阻斷，出現流量~揚程急劇的下降，造成水泵的效率也急劇降低。

　　(2)對中、高比轉速的水泵。中、高比轉速的離心泵和混流泵，葉槽較寬，氣泡占據葉槽斷面的某一部分，因此出現流量~揚程平緩的下降，效率的下降也較為緩慢。

　　(3)對高比轉速的軸流泵。由于軸流泵的葉片流道寬闊，汽蝕區不易侵入整個葉槽，因此流量~揚程幾乎均勻下降，而且緩慢，無明顯斷裂現象。

　　4.水泵汽蝕的危害

　　(1)水泵的工作性能惡化。當氣泡受高壓水流擠壓，沖向氣泡中心時，由于很強的沖擊碰撞，產生劇烈的水錘。水錘發生的頻率很高，每分鐘可達幾萬次，瞬時局部壓力可達幾十兆帕，甚至達幾百兆帕，使水泵的工作性能惡化。

　　(2)水泵局部發生破壞。由于水錘的打擊作用，使部件的表面形成塑性的變形和硬化，產生金屬疲勞現象。材料性質變脆，產生剝蝕和裂紋。經常作用而形成麻點，進而形成裂隙，直到水泵的葉輪或泵殼被蝕壞，甚至形成斷裂現象。

　　(3)發生振動和噪音。水流質點互相碰撞和擠壓，產生劇烈的振動，造成機組零部件的破壞，甚至波及建筑物的安全。發生汽蝕時，有時會產生嘯叫的噪音，危及泵站中運行操作人員的健康。

　　(4)嚴重時水泵不能抽水。水泵的安裝高程過高，嚴重時甚至吸不上水來，使泵站不能正常工作。

　　5.水泵氣蝕的常見原因

　　(1)水泵安裝高程過高。

　　(2)進水條件較差。

　　(3)水泵偏離設計工況運行。

　　(4)安裝地點海拔高程過高。

　　(5)水泵過流部件材料抗汽蝕能力較差。

　　(6)泵本身汽蝕性能較差。

　　6.減輕和防治汽蝕的措施

　　(1)正確地確定水泵安裝高程：在設計泵站時，要使裝置汽蝕余量大于水泵的允許汽蝕余量，或者水泵進口處的吸上真空度小于水泵的允許吸上真空度。

　　(2)要有良好的進水條件：進水建筑物內的水流要平穩、均勻，不產生漩渦。大中型泵站的進水流道要設計得合理，進入葉輪的水流速度和壓強要接近正常分布，避免產生局部低壓區。

　　(3)盡量減少進水管路水頭損失：在設計泵站時，應盡量縮短進水管路的長度，減少管路的附件，管道內壁應光滑和適當加大進水管的直徑。

　　(4)提高汽蝕區的壓強：在水泵進水管內，注入少量水或空氣，可以緩和汽泡破滅時的沖擊，并減小汽蝕區的真空度。

　　(5)降低工作水溫：夏季氣溫較高，可摻井水混合或在引水渠、進水建筑物處加遮熱曬措施，以減輕汽蝕現象的危害程度。

　　(6)提高泵本身的抗汽蝕性能，泵設計時，要充分考慮葉輪設計的合理性。要充分考慮葉輪進口直徑、葉片進口寬度、葉輪蓋板進口部分曲率半徑、葉片進口邊的位置和葉片進口部分的形狀、葉片進口沖角、葉片進口厚度、平衡孔、光潔度等對水泵抗汽蝕能力的影響。

　　(7)涂環氧樹脂：在發生汽蝕的部位涂一層環氧樹脂，可以提高葉輪表面的抗汽蝕性能，減輕葉輪表面被汽蝕破壞的程度。

　　(8)調節水泵的工況點：在水泵運行過程中，利用調節水泵工況點的方法可以減輕汽蝕，對于離心泵適當減少流量，使工況點向左移動，對于軸流泵可調節葉片安裝角，使工況點移到。良好的水泵運行工況，可以防止水泵振動產生汽蝕。

　　(9)加強水泵吸水池水質的檢測，提高吸水池的水質質量，減少水泵汽蝕破壞。