作者：耐酸泵      瀏覽量：3354次      日期：2021-8-22

        汽蝕是離心泵運行過程中較常見的問題，會引起耐酸泵振動和噪音的增加、性能的下降和造成零部件的嚴重損壞。
一、汽蝕的種類
        汽蝕可以分為：葉面汽蝕、間隙汽蝕、粗糙汽蝕、空腔汽蝕、回流汽蝕。
1 葉面汽蝕
        是指發(fā)生汽蝕現(xiàn)象時，氣泡的形成和破滅基本上都發(fā)生在葉片的正反面，也稱為翼型汽蝕，這是離心泵汽蝕的主要形式。當耐酸泵安裝過高時，即使耐酸泵在設計工況下運行，在葉片進出口的背面也易出現(xiàn)低壓區(qū)：
        1）當耐酸泵在大流量工況下運行時，葉片前緣正面發(fā)生脫流和漩渦，產(chǎn)生負壓，有可能引起葉片正面發(fā)生汽蝕。
        2）當耐酸泵在小流量工況下運行時，葉片的背面產(chǎn)生漩渦，出現(xiàn)低壓區(qū)，從而致使葉片背面產(chǎn)生汽蝕。
2 間隙汽蝕
        是指當液體流經(jīng)狹小通道或間隙時，引起過流部件局部流速升高、壓力下降到汽化壓力時所形成的汽蝕。
        在離心泵殼體耐磨環(huán)與葉輪外緣（蓋板）之間的間隙處，在葉輪進、出口兩側(cè)的壓差（特別是較大壓差）作用下，出口側(cè)液體高速回流，造成局部壓降，引起汽蝕。
        軸流泵葉片外緣與泵殼之間很小的間隙內(nèi)，在葉片正、反面壓差的作用下，也會因間隙中液體的反向流速大，造成局部壓降，在泵殼對應葉片外緣部位引起汽蝕，并在轉(zhuǎn)輪體與葉片外緣部位形成一條蜂窩麻面汽蝕帶。
3 粗糙汽蝕
        是指液體流經(jīng)泵殼內(nèi)凹凸不平的粗糙過流部件表面時，在凸出物下游產(chǎn)生漩渦，引起局部壓力降低、導致汽蝕。泵過流部件在鑄造和加工時，形成的表面不平、砂眼、氣孔等都可能引起局部流態(tài)突然變化而造成汽蝕。
4 空腔汽蝕
         是指在耐酸泵的進口處，由于進水條件不好或淹沒深度不夠，在吸入室產(chǎn)生螺旋狀的漩渦帶。當漩渦帶中心壓力降低到汽化壓力時也會引起汽蝕，并伴有強烈的振動發(fā)生。
5 回流汽蝕
        通常來說，發(fā)生汽蝕的前提條件是NPSHa<NPSHr，即裝置汽蝕余量小于泵的必需汽蝕余量。但卻有一種特例，在NPSHa>NPSHr時也會發(fā)生汽蝕，即回流汽蝕。由于它出現(xiàn)在低于設計流量點運行時，因此也稱為小流量汽蝕。
        當耐酸泵送流量太小或入口壓力太高時，就會發(fā)生回流現(xiàn)象。當耐酸泵送流量太小時，內(nèi)部回流發(fā)生在葉輪的入口；當耐酸泵入口壓力太高時，內(nèi)部回流發(fā)生在葉輪出口處。內(nèi)部回流致使液體流速的增加直至汽化產(chǎn)生汽泡，然后在周圍較高壓力下破裂。當吸入口發(fā)生內(nèi)部回流時，在耐酸泵的吸入口周圍會發(fā)出不規(guī)則的噼噼啪啪的噪音，并伴有高強度的爆震聲。
回流汽蝕一般可以通過以下方法進行改善：
1）提高耐酸泵的輸出流量。
2）在耐酸泵的入口和出口之間加裝旁路（該方法在實際應用中客戶很難接受）。
3）優(yōu)化葉輪的結構（減小葉輪入口面積）。
二、汽蝕的危害
1 性能下降、管路損壞
         汽蝕會導致泵的性能明顯降低。通常對于離心泵來說，當入口壓力降低到某種程度時，其性能會急劇下降，該現(xiàn)象也叫汽蝕斷裂。汽蝕也會使流體內(nèi)部出現(xiàn)不穩(wěn)定性，這些不穩(wěn)定性會導致流量和壓力的振蕩，在振動的助推下，可能會引起泵及其進出口管路損壞。
2 嚴重損傷耐酸泵的過流部件
        汽蝕會導致零部件表面的破壞，汽泡破裂時周圍液體產(chǎn)生極高的沖擊壓力（壓力峰值）可達49 MPa，當這種汽蝕液力強度大于材料抵抗這種沖擊能力時，就會導致局部的壁面材料疲勞失效和表面材料脫落，汽蝕發(fā)生的同時伴隨化學腐蝕和電化學腐蝕。汽蝕初期材料的腐蝕及塑性變形產(chǎn)生的凹坑尺寸約10 μm～50 μm，特別是一些耐蝕性較差的材料在長期汽蝕作用下會出現(xiàn)馬蜂窩狀結構。
3 產(chǎn)生振動和噪音
        在汽泡凝結縮小、破裂的瞬間，汽泡周圍的液體將高速填充（汽泡凝結破裂形成的）空穴，產(chǎn)生了壓力脈動，從而激發(fā)了振動和噪聲。汽蝕噪聲頻率一般為10 kHz～100 kHz，而回流及壓力脈動引起的汽蝕噪聲頻率在幾百Hz左右，人耳對此特別敏感。同時汽蝕也會激發(fā)振動，汽蝕產(chǎn)生振動的主要頻率一般在1 kHz左右。
         汽蝕除了噪聲比較大，還體現(xiàn)在振動指標上，如耐酸泵的底座剛度不足和管路支撐不良將會產(chǎn)生結構性共振；耐酸泵安裝后底座用混凝土進行灌注，管路的支撐剛度足夠，一般不會導致強烈的振動現(xiàn)象，但在耐酸泵體上通過振動測量，汽蝕產(chǎn)生的振動頻率中高頻分量占主導，振動的加速度值相較振動位移和振動速度要高。
三、改善汽蝕性能的常用措施
        1 提高離心泵本身抗汽蝕性能的措施
        1）改進耐酸泵的吸入口設計
        通過對葉輪的修磨，增大過流面積；
        增大葉輪蓋板進口段的曲率半徑，減小液流急劇加速與降壓；
        適當減少葉片進口的厚度，并將葉片進口修圓（打磨葉片頭部，削尖，以減少進口沖擊損失，降低進口沖角的敏感性，必需汽蝕余量可以下降0.5米左右），使其接近流線形，也可以減少繞流葉片頭部的加速與降壓；
提高葉輪和葉片進口部分表面光潔度以減小阻力損失；
將葉片進口邊向葉輪進口延伸，使液流提前接受做功，提高壓力。
        2）增加前置誘導輪
        使液流在前置誘導輪中提前做功，以提高液流壓力（該方案需要改變結構、需重新校核各種設計參數(shù)）。
        3）采用雙吸葉輪
        增加葉輪進口面積、降低進口液體流速（流速降低，壓力增加）。
        4）采用稍大的正沖角
        以增大葉片進口角，減小葉片進口處的彎曲，減小葉片阻塞，從而增大進口面積；
        改善大流量下的工作條件，以減少流動損失。但正沖角不宜過大，否則影響效率。
        5）采用低轉(zhuǎn)速的耐酸泵
        轉(zhuǎn)速越低，NPSHr越小。
        6）采用抗汽蝕的材料
        實踐證明，材料的強度、硬度、韌性越高，化學穩(wěn)定性越好，抗汽蝕的性能越強。
        2 提高裝置汽蝕余量的措施
        1）增加耐酸泵前貯液罐中液面的壓力，以提高有效汽蝕余量。
        2）降低吸上裝置中耐酸泵的安裝高度，尤其輸送介質(zhì)為熱水時，需要考慮吸上高度和介質(zhì)溫度的關系。
        3）將吸上裝置改為倒灌裝置。
        4）減小耐酸泵前吸入管路上的流動損失。如在要求范圍盡量縮短管路，采用合適的吸入管路管徑和過濾器過濾面積（如有）以降低管路中的流速，減少彎管和閥門數(shù)量，盡量加大閥門開度等。
        5）如果間隙汽蝕嚴重，可采取在葉輪上打平衡孔的辦法來減少泄漏流速，以減輕汽蝕程度。葉片上的平衡孔對葉輪進口注入液流起著破壞干擾作用，平衡孔的面積應不小于密封環(huán)間隙面積的5倍，以減小泄漏流速，從而減小對主液流的影響、提高耐酸泵的抗汽蝕能力。
        6）經(jīng)驗表明，從汽蝕產(chǎn)生的機理出發(fā)，向吸入口補充適量的氣體可以破壞汽蝕發(fā)生的條件。但采用補氣防止耐酸泵的汽蝕，其技術性很強，只有補氣量、補氣位置和補氣方式恰當，才能取得良好的效果。否則，會使泵的流量、揚程和效率下降很多，甚至泵在運行中出現(xiàn)斷流、引起不良后果。
        鑒于這個補氣量多少合適、如何準確計量補氣量等不易控制，建議補氣閥采用可以進行流量調(diào)節(jié)的針閥，現(xiàn)場調(diào)節(jié)時可以通過汽蝕噪聲來判別：通過針閥調(diào)節(jié)進氣量，直至汽蝕噪聲降到小（有的系統(tǒng)可以完全消除噪聲，但有的系統(tǒng)僅能減小汽蝕噪聲，而不能完全消除），此時再將針閥回調(diào)一點，減少一點進氣量，觀察運行一段時間，直至在規(guī)定的各種運行工況下均沒有發(fā)生性能異常為止，然后將針閥的開度鎖定。這種方法切忌將聲音降到低！如果泵停止運行時的入口壓力為正壓，則應加裝一只止回閥以防泄漏。
        7）有關研究發(fā)現(xiàn)，介質(zhì)中含有易揮發(fā)性氣體及沙粒等固體時，耐酸泵的汽蝕性能會下降。常近時教授對自來水行業(yè)用泵研究發(fā)現(xiàn)，我國城市供水的水中氯的含量一般在0.5 mg/L～1.3 mg/L，如果氯含量達到1.1 mg/L，初生汽蝕壓力與臨界汽蝕壓力約為0.3 mH2O～0.72 mH2O。為了確保耐酸泵不發(fā)生汽蝕，耐酸泵的吸上高度要在清水的計算高度上至少降低4.2米。這一點在市政行業(yè)值得重視。

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