某内燃机车水泵汽蚀试验及试验方法的探讨

闫玉凤

摘要：本文主要介绍了内燃机车冷却水泵汽蚀的影响，阐述了一种水泵汽蚀余量的测量方法，并围绕该试验方法进行了分析探讨。

关键词：内燃机车;水泵;汽蚀;试验

0  引言

冷却水泵是内燃机车的一个重要组成部件，其性能的好坏直接影响到柴油机的正常工作。水泵的性能参数主要包括流量、扬程、汽蚀余量。

水泵的汽蚀试验是水泵型式试验中的重要部分，它是一项既重要又有一定难度的试验项目。进行水泵型式试验既可以验证水泵是否能够达到设计要求又可以给水泵的设计考虑一个安全的余量，得到许用的汽蚀余量并作为确定机车水箱安装高度及泵前阻力的依据。目前水泵的汽蚀余量还无法通过理论计算求得，汽蚀试验是确定水泵汽蚀余量的唯一可靠方法。在水泵的汽蚀试验中，影响汽蚀余量测量准确性的因素有很多，本文主要阐述了一种内燃机车水泵汽蚀余量的测量方法，并围绕该试验方法进行了分析和探讨。

1  汽蚀试验方法

本文中涉及的内燃机车水泵汽蚀试验采用的是开式循环试验设备，试验介质由地下贮水池被水泵吸入，然后借助于进、出口闸阀调节至标定的的流量和压力。试验介质由排出管路自由流出至测量仪器然后再流回到地下贮水池。试验台位组装图如图1所示。

本次汽蚀试验采用了齿轮箱，将水泵的转速调节至标定转速，进行汽蚀试验时的水温为常温。在水泵试验台位的吸入进口处设置了进口闸阀，在标定转速、流量的条件下通过调节进口处的闸阀调节泵的进口压力，同时配合调节出口闸阀开度，在保持流量恒定的运转工况下，逐渐降低泵的入口压力使泵的第一级扬程下降3%，作为测定水泵临界汽蚀余量的依据。根据测得的结果利用计算机实时数据采集绘制出水泵的扬程-汽蚀余量曲线。

2  汽蚀试验测定方法

GB/T 3216-2005中规定在水泵的汽蚀试验中将泵的第一级扬程下降3%时的必需的汽蚀余量，作为标准基准用于表示性能曲线。所谓的泵的第一级扬程就是指水泵的性能试验测试中在额定流量下水泵所达到的实际扬程。例如我们在水泵的性能试验中，在水泵的额定流量136m3/h时，测得的扬程为31.6m。那么汽蚀发生的位置扬程为31.6×（1-3%）即为：30.65m，此扬程所对应的数值4.09m则为测得的汽蚀余量值，如图2所示。

3  试验方法的讨论

3.1 试验方法上的问题

本次汽蚀试验所采用方法的最大优点是操作系统比较简单，适合企业生产试验使用，不需要复杂的试验装置和设备，是开式试验系统进行汽蚀试验的主要方法。但是在实际操作过程中需要同时控制两个变量：流量维持恒定和扬程逐渐下降3%，即每调节一次泵的入口压力，就需要不断微调出口闸阀开度，以保证流量在标定流量（或者标定流量附近可接受的波动范围内），然后通过若干次上述调节过程，完成水泵的汽蚀试验。在实际操作过程中需要在流量调节的精确度和调节时间之间做出取舍，从而导致汽蚀试验方法精确度不高、试验时间较长。

用这种方法进行汽蚀试验时，当泵的汽蚀余量较大时，很难通过控制进口闸阀合理布置试验点数，来确定水泵汽蚀试验曲线;当泵的汽蚀余量较小时，进口闸阀关闭到一定程度时，介质通过阀的速度增大，由此产生的动能急剧增大，压力降也急剧增大，在泵还没有达到临界汽蚀状态时，阀门压力已低于当时温度下的汽化压力，先于泵发生局部汽蚀，产生大量气泡在吸入管路的低压区不易消失，随介质流入泵，这样就不能实际反映泵的汽蚀性能，致使汽蚀试验的误差较大。

3.2 水温的影响

水泵的汽蚀是液体的汽化造成的，而液体汽化的原因是由于液体的温度过高或者压力过低产生的。因此在进行汽蚀试验时，水温对汽蚀余量的影响是很大的，在不同的水温下测得的水泵的汽蚀余量值是不相同的。但是由于试验台位的局限性，致使试验介质无法加温。该内燃机车只转让了图纸而未转让设计技术及设计资料，再加上试验装置差异带来的测量误差，综合考虑我们最终采用了在同一个试验台位上采用相同的试验装置及试验条件，分别来测量该内燃机车原装水泵和新设计水泵的汽蚀余量。通过对比可以初步判断出不同的水泵汽蚀性能的好坏。

4  结论

水泵的汽蚀造成水泵性能下降，大量的气泡会堵塞流道的截面，减小液体从叶轮获得的能量，导致水泵扬程下降，效率也相应降低，从而影响内燃机车的安全运行。因此，水泵的设计者和用户应对水泵的汽蚀问题给予足够的重视。同时水泵技术是一门半理论半经验的学科，试验设计对泵的发展具有极其重要的意义，我们需进一步对水力机械的汽蚀机理进行分析研究，利用更加先进的测试技术及仪器设备，更准确地测得汽蚀余量的值，为科研、生产、使用服务。

参考文献：

[1]沈阳水泵研究所，中国农业机械化科学研究院.叶片泵设计手册，1983.

[2]波兰 A.T.特罗斯科兰斯基，S.拉扎尔基维茨.叶片泵計算与结构[M].1981.