离心泵的气蚀现象及改善措施

邢树立

摘 要：气蚀是影响设备正常运行的重要因素，所以分析气蚀产生的原因具有重要作用和意义。文章主要就离心泵气蚀的现象进行了深入的分析研究，提出了预防措施，解决了离心泵气蚀的问题。希望可以为相关工作人员提供帮助，仅供参考。

关键词：离心泵；气蚀；分析；改进

气蚀又称空蚀，穴蚀，是因为流体在高速流动下和压力变化条件下，与流体密切接触的金属表面上发生洞穴状、麻点状等腐蚀破坏的现象，经常发生在叶片叶端的高速减压地带，在此形成腐蚀空穴（如图1所示），水泵叶轮低压区的压力小于饱和蒸汽压时，水就会大量汽化，同时原先溶解在水中的气泡也会自动逸出，出现了冷沸现象，形成的气泡中充满蒸汽和逸出的气体。在此形成空穴，空穴在高压区域被压破并产生了强烈的冲击压力，破坏了金属表面上的防护膜，从而使腐蚀速度加快，进一步破坏了金属材料。

1 气蚀对设备产生的影响

（1）产生噪声和振动。气泡破灭时，液体质点会相互撞击，同时也会撞击金属表面，从而产生各种频率的噪声，若生成大量气泡，则可能出现气缚现象，迫使离心泵停止工作。（2）降低泵的性能。汽蚀产生了巨量的气泡，堵塞了流道，阻碍了泵内液体的流动连续性，使泵的流量、扬程和效率都明显下降，造成时间和经济上的浪费。（3）气蚀发生的主要原因是叶轮吸入口附近静压强低于某值所致。从而造成了该处静压强过低，其原因还有如泵的安装高度超过允许范围、泵送液体温度过高等。气蚀初期，表现为金属表面出现麻点，继而表面出现沟槽状、海绵状、鱼鳞状等痕迹；严重时可造成叶片穿孔、甚至叶轮破裂，酿成严重的事故。

2 造成气蚀的主要原因

流体在高速流动和压力变化条件下，与流体接触的金属表面上发生洞穴状腐蚀破坏的现象。如果泵内压力降低到等于或低于液体在当时温度的汽化压力，汽化就会发生，产生蒸汽，同时由于压力降低，溶解在液体中的空气也会析出，蒸汽和析出的空气和液体一起形成气泡，气泡随同水流从低压区流向高压区，气泡在高压作用下迅速液化、破裂，产生局部空穴，液体在压力作用下迅速填充空穴，产生空穴效应，对周围产生冲击力，而这种冲击力瞬间可达到很高的压力，频率极高，会对相关部件产生机械剥蚀，而析出的空气又能使相关部件产生化学腐蚀，甚至部件被蚀穿，冲击还会使部件出现疲劳损坏（如图2所示）。

3 减轻气蚀破坏的措施

3.1 进水池的观察。在设备的使用现场中，破涡板是有效阻止漩涡形成的重要方法，首先要查看进水池的流动状况。如果发现进水口有形成漩涡的可能，我们应该考虑是否用破涡板来阻止漩涡的形成，以此来减轻气蚀造成的破坏。

3.2 利用引射结构。喷射装置在原理上相当于液喷射泵。在泵的出口处引出高压水，然后引到高压水室内，最后高压水通过环形喷嘴进入泵的吸入管内。引射装置的引回流量宜控制在2%-5%之间。经过多次试验，采用类似方法对100口径的多级泵进行试验后，取得了明显效果。其方法是用1/2的管将平衡盘后的水引至泵进口处，泵系统的装置汽蚀余量降低了0.5～0.8m。此种装置相当于射流泵与离心泵串联在一起的工作方式，对大吸程的泵效果明显，但一般不适合在役泵的改造。此外还可以通过增加贮槽气相压力、增加升压泵、采用双吸泵、降低输送的介质温度等方法来达到目的。

3.3 调整泵的流量。通过泵的调节阀对水泵的流量进行调节，在水泵的设计选型与实际有一定的偏差时，水泵产生的汽蚀可以通过切削叶轮来加以解决，以达到消除汽蚀、运行可靠的目的，通过实验证明，这种方法确实可以减少汽蚀对材料表面产生的破坏。

3.4 采用抗气蚀材料。气蚀现象的形成不是由腐蚀介质为主要因素引起的均匀腐蚀或局部腐蚀，而是由于高速液体流动产生的空泡，在材料表面反复的爆裂对材料表面产生了高强度疲劳应力造成的。由于使用条件的限制，不可能完全避免发生汽蚀的现象，所以我们应该采用抗汽蚀材料来制造叶轮，来延长叶轮的平均使用寿命，一般来说，材料强度越高，韧性、硬度越大，零件表面越光滑，化学性能越稳定，则材料的抗气蚀性能也就越好。经试验验证稀土合金铸铁、铝铁青铜9～4.2Cr13、高镍铬合金等材料，比一般铸铁的抗汽蚀能力大很多。不同的材质对抗汽蚀能力有很大程度的区别，影响材料抗机械剥蚀能力的因素有很多，一般来说具有高硬度和高弹性的材料，抗机械剥蚀的能力越强，国际上推荐低碳铬镍合金钢，如13Cr4N作为在汽蚀状态下工作的水力机械材料。铜叶轮比铸铁叶轮抗汽蚀效果好。为防化学腐蚀给叶轮涂层的方法比较常用。某泵站叶轮将原铸钢改换为不锈钢，运行多年未发现其破坏斑痕。

3.5 提高离心泵本身的抗汽蚀性能。（1）改进叶轮叶片入口至泵的吸入口附近的结构议计，采用前置诱导轮。（2）设计工沉采用稍大的正冲角，采用抗汽蚀的材料，采用双吸式叶轮。（3）提高进液装置汽蚀余量的措施，减小泵前吸上装置的安装高度并将吸上装置改为倒罐装置。（4）增加离心泵前储液罐中液面上的压力并减小泵前管路上的流动损失。（5）运行时应保证水泵在额定流量以下运行，避免液体脱离叶片壁。（6）应尽量减小水泵吸水管内的损失。如缩短管的长度，增大管的口径等，或者适当地關小出口阀门。

4 结束语

对于减轻泵的气蚀破坏现象有多种方法，有时需要几种不同的方法同时实施。综上所述，离心泵的安装使用过程中，为了尽量避免气蚀现象的产生，应该遵循的原则：首先水泵安装的高度不能高于泵的允许吸上高度；其次尽量少使用管件，吸入管路应直而且短，吸入管的直径应大于吸入口的直径；最后变径处不能有气体积存等，从而有效保护设备。

参考文献

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[2]李高寿.如何提高离心泵抗汽蚀性能[J].2009.

[3]王振财.离心泵发生气蚀的原因及对策[J].2010.