离心泵汽蚀产生的原因及防范措施的探讨

栗国平

（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西榆林 718500）

离心泵汽蚀产生的原因及防范措施的探讨

栗国平

（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西榆林 718500）

机泵机组是化工生产的主要动设备，在日常生产中这些动设备是整个生产过程的心脏，为整个生产过程提供动力输出，而离心泵以其转速高，体积小，质量轻，效率高，流量大，结构简单，性能平稳，容易操作和维修等优点，在化工行业中得到了广泛的应用，汽蚀现象也成为离心泵在生产中常见的故障。

离心泵；汽蚀；汽蚀余量

化工机泵从工作原理上主要有容积式泵、叶片式泵。叶片式泵主要包含离心泵、轴流泵和混流泵，其工作原理主要是依靠叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量（动能和压能），从而能够使介质被输送到高处或远处。也是由于离心泵的工作特点使得汽蚀成为该类设备常见的故障，本文主要介绍汽蚀产生的原因以及防范措施。

1 汽蚀的含义

离心泵运转时，液体自容器流向泵体入口，在液体流向叶片过程中压力逐渐降低，在叶片入口附近达到最低，随后由于叶轮的旋转对液体做功，液体压力在叶轮内部逐渐升高。当叶片入口附近的压力低于输送液体温度下的饱和蒸汽压力时，液体就汽化。这时溶解在液体内的气体也逸出，这些蒸汽/气体在叶轮内部形成气泡。当气泡随液体流到叶轮内压力较高处时，液体压力高于汽化压力时，气泡内汽体就会凝结溃灭，瞬间周围的液体以极高的速度冲来，使局部的压力骤然增加。如果这些气泡在叶轮或泵壳附近溃灭，则液体就会以高频连续地撞击金属表面，金属表面因冲击疲劳而剥裂。由于以上过程造成金属材料疲劳剥裂现象称为离心泵的汽蚀现象。

2 汽蚀产生的原因

由汽蚀含义可知，汽蚀是输送液体先汽化后液化的过程，而液体的汽化程度主要跟压力、温度有关，因此凡是影响到泵体入口压力和温度的条件都将会导致汽蚀的产生原因。

通常导致泵汽蚀的因素包括：

1）设计因素：泵进口的结构参数，叶轮吸入口的形状、叶片入口边宽度及叶片进口边的位置和前盖板形状等。

2）操作因素：入口阀门错误关闭、管道变形等因素导致管道阻力增大、输送介质温度压力黏度改变、入口过滤器堵塞，其他附属设备运行效果差对输送介质产生影响等。

3）安装问题：泵的吸入管路水力损失及安装高度。

4）环境因素，泵安装地点的大气压力以及环境温度等。

3 汽蚀的诊断方法

运行泵是否发生汽蚀，可以采用、超声波法、泵体外噪声法、振动法等方法判断。

4 预防措施

根据汽蚀产生的原因得知，如果想要避免离心泵汽蚀，就要从以下几方面进行着手。

4.1 泵体结构选型方面

增大叶轮入口尺寸或采用双吸叶轮，这样可以减少输送介质流经叶轮入口的流速，从根本上降低泵的汽蚀余量。如果条件不允许更改叶轮时，可以在泵体入口装设前置增压泵，提高叶轮进口的压力从而避免汽蚀，也可以在叶轮前增加诱导轮，其原理类似于增压泵。

4.2 设计方面

减少泵入口管线的弯头及阀门数量或尽可能增大管线直径，减少管道阻力损失；根据泵体汽蚀余量合理设计泵体安装高度。

4.3 输送介质的影响

①介质的密度。如果泵入口在液面以下时，介质密度越大则泵体入口压力越高，入口压力越高，泵的汽蚀余量越不容易产生汽蚀，反之如果泵入口在液面以上时与以上情况正好相反。②介质的温度。一般情况下介质的饱和蒸汽压随温度的升高而降低，根据这一特性，在其他条件不变的情况下，输送介质温度升高时，饱和蒸汽压低于入口压力时，泵就会产生汽蚀。③输送液体的饱和蒸汽压越低，泵越容易产生汽蚀。

4.4 新型科技的采用

当汽蚀现象确实无法从根本上避免时，可以采用以下几种方法提高设备抗汽蚀能力。化学涂层：利用高分子材料在过流部件涂层形成薄膜。表面热处理：对过流部件进行热处理提高其表面硬度。以上方法并没用真正消除汽蚀而是降低汽蚀造成金属损坏的速率，延长泵体使用寿命

5 实际过程中的应用

某化工厂一台凝液泵（单级高扬程泵）在运行过程中震动超标，并且声音较大，经各种措施（加固泵体支座，取消泵体入口滤网等）均不能消除震动与异响，后经讨论决定将该泵改型为双级泵，首级叶轮采用双吸叶轮，并对入口管线进行取直减少入口管道弯头数量，经过改型后泵体运行正常。分析：该泵为单级叶轮且叶轮直径超过450mm（依照新标准中规定该尺寸的叶轮应避免使用），入口管道直径DN150且弯头数量较多导致入口阻力增大，使有效汽蚀余量降低。

6 结论

汽蚀的产生会导致泵的运行工况恶化，缩短离心泵的使用寿命，甚至会导致泵体不打量，严重影响化工业的安稳优运行，因此要在设计、安装、运行中严把质量关，不放过任何一个细节，这样才能保证设备的稳定长周期运行，为生产提供有力保证。

[1] 刘捷.流体机械[M].北京：煤炭工业出版社，2010.

[2] 宋红英.浅谈离心式水泵启动时真空的重要性[J].江西煤炭科技，2011，（3）.

Discussion on the Causes of Spouting of Centrifugal Pump and the Preventive Measures

Li Guo-ping

The pump unit is the main moving equipment of chemical production.In the daily production，these moving equipment are the heart of the whole production process，and the power output is provided for the whole production process.In this equipment，the centrifugal pump is equipped with high speed and volume Small，light weight，high efficiency，high flow，simple structure，smooth performance，easy operation and maintenance advantages，so that it has been widely used in the chemical industry，cavitation phenomenon has become a common cause of centrifugal pump failure.

centrifugal pump；cavitation；nausea margin

TH311

A

1003-6490（2017）12-0087-01

2017-10-18

栗国平（1986—），男，陕西榆林人，助理工程师，主要从事设备管理工作。