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摘 要：本文介绍了离心泵的汽蚀机理、产生原因、诊断方法和抗汽蚀的措施
关键词：离心泵； 汽蚀； 诊断； 措施
离心泵是一种应用广泛的流体输送设备，由于设计原因或现场工况条件的限制，常会发生汽蚀现象，使得流道表面受到浸蚀破坏，引发振动、产生噪音，严重时出现断裂流动，形成流道阻塞，造成水泵性能的下降，长时间的水击和微量溶解氧腐蚀的双重作用下，易使叶片受损，对日常使用及泵的寿命非常不利。
一、离心泵的汽蚀
1、汽蚀机理
汽蚀是由液体汽化引起的，液体的汽化程度与压力大小、温度高低有关。由于叶轮入口处的压力低于工作水温的饱和压力，会引起一部分液体蒸发（汽化），溶解于液体中的气体，在压力和温度变化时也会释放出来，形成汽穴，当液体内部压力下降，低于液体在该温度下的饱和蒸汽压时，局部区域形成汽泡或汽穴；而在压力升高的地方汽泡突然被四周的压力压破，液流因惯性以极高的速度向汽泡的中心挤压，对设备造成水力冲击。这种微泡的产生、溃裂以及对金属表面产生物理和化学作用的过程称为汽蚀。
连续的局部冲击负荷会使材料表面逐渐产生疲劳损坏，引起表面剥蚀，进而出现大小蜂窝状蚀洞，同时，液体析出了氧气，发生氧化作用。汽蚀过程的不稳定性，引起水泵产生振动和噪音，同时因大量气泡堵塞叶轮槽道，会导致流量和扬程不同程度的降低，效率随之下降。
2、汽蚀关系式及装置汽蚀余量计算
泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。因此，研究汽蚀发生的条件，应从泵本身和吸入装置来考虑，泵汽蚀的基本关系式为：
NPSHc≤NPSHr≤〔NPSH〕≤NPSHa
NPSHa=NPSHr（NPSHc）—— 泵开始汽蚀
NPSHa >NPSHr（NPSHc）——泵无汽蚀
NPSHa——装置汽蚀余量
NPSHr——泵汽蚀余量
NPSHc——临界汽蚀余量
〔NPSH〕——许用汽蚀余量，通常取1.1～1.5NPSHc
装置汽蚀余量的计算：
NPSHa=Pc/ρg士hg-hc-Ps/ρg
Pc-吸入液面压力
Ps-吸入口液体汽化压力
hc-吸入管道阻力损失
hg-泵安装高度
ρ-介质密度
二、汽蚀对泵的影响
汽蚀的产生堵塞叶轮槽道，破坏流体的连续性，导致泵的流量、扬程、效率明显下降。
泵在汽蚀状态下运行，会对流道产生破坏作用，发生汽蚀的部位开始出现了点蚀、凹坑，严重时会使金属成蜂窝状或海绵状。甚至整块金属脱落，叶片和盖板会被蚀穿等。当泵在运行时发生汽蚀就会产生振动和噪音，汽泡在液体压力高的地方迅速缩小和溃灭，液体质点相互冲击产生各种频率的噪音。由此可见，汽蚀现象严重威胁着泵的运行质量以及整套装置的状态，影响离心泵向高转数发展，解决离心泵的汽蚀问题对延长泵寿命和检修周期、节约材料成本、保证泵的安全运转和提高泵的效率有着非常重要的意义。
三、泵发生汽蚀的诊断方法
操作人员通常无法利用流量一定时扬程的下降来判定汽蚀是否发生。泵是否发生汽蚀，主要可以采用以下几种方法：
观察法：根据破坏的表面形状来进行判断。
由于汽蚀、铸造气孔、冲刷磨损、腐蚀等均会造成金属表面形状造成破坏。汽蚀破坏的金属表面通常显现蜂窝状，它是由局部高速水打击金属而使金属表面疲劳破坏，所以蜂窝孔一般是与外部相通的，大多数的坑槽与金属表面垂直。铸造缺陷的疏松往往深藏在金属内部，有时由于水流的冲刷将金属内部的疏松、气孔呈于表面而误认为是汽蚀，但当用机械的方法继续去处表面时会发现其内部仍有气孔。冲刷磨损痕迹往往出现与水流方向相同的沟槽，但要注意有时有水流旋涡。
超声波法：该方法测量汽蚀方法简单，调试方便，且不受其它环境噪声的干扰，对汽蚀的发生和发展敏感性强，是作为泵站现场监视汽蚀的一种比较理想的方法。
噪声法：该方法比较简单，可以不与泵体接触，但由于噪声受周围环境噪声的影响较大.当显示其强度最高时，一般水泵汽蚀已达到非常强烈的阶段，这时人耳已能通过强烈的汽蚀爆裂声判别汽蚀工况。因此，泵体噪声法不太适合现场监测汽蚀的发生。
振动法：该方法是通过加速度计探头测量泵体振动频率的一种简单方法，但灵敏度较低，特别对于大泵，泵体刚度大，对泵内局部汽蚀引起的汽泡溃裂所产生的激振反应迟钝，同时，泵上振源较多，由于汽蚀引起的振动常被淹没在其它振动之中。因此，振动法只适宜作为现场监测汽蚀的辅助手段。
四、提高离心泵抗汽蚀性能的措施
1、提高离心泵本身抗汽蚀性能
（a）改进泵的吸入口至叶轮附近的结构设计；
增大过流面积；增大叶轮盖板进口段的曲率半径，减小液流急剧加速与降压：适当减少叶片进口的厚度，并将叶片进口修圆，使其接近流线形，也可以减少绕流叶片头部的加速与降压：提高叶轮和叶片进口部分表面光洁度以减小阻力损失；将叶片进口边向叶轮进口延伸，使液流提前接受作功，提高压力。
（b）采用前置诱导轮，使液流在前置诱导轮中提前作功，以提高液流压力；
（c）采用双吸叶轮，让液流从叶轮两侧同时进入叶轮，进口截面增加一倍，进口流速可减少一倍；
（d）采用稍大的正冲角，以增大叶片进口角，减小叶片进口处的弯曲，减小叶片阻塞，以增大进口面积：改善大流量下的工作条件以减少流动损失，但正冲角不宜过大，否则影响效率；
（e）采用抗汽蚀的材料。实践表明，材料的强度、硬度、韧性越高，化学稳定性越好，抗汽蚀的能力越强。
2、提高进液装置有效汽蚀余量
（a）增加泵前贮液罐中液面的压力，以提高有效汽蚀余量；
（b）减小吸上装置泵的安装高度；
（c）将吸上装置改为倒灌装置；
（d）减小泵前管路上的流动损失，如缩短管路，减小流速，减少弯管和阀门，加大阀门开度等。
以上措施可根据泵的选型、选材和现场使用等条件进行综合分析，适当加以应用。
五、结束语
离心泵在污水、化工等领域都有着非常广泛的应用，采取有效措施避免或减少汽蚀的发生，有效延长泵的使用寿命，减少因泵的故障导致的经济损失，提高企业效率，确保安全稳定运行。
参考文献
〔1〕关醒凡 泵的理论与设计 1987
〔2〕张红兵等 化工工艺设计手册（第三版）2003
关键词：离心泵； 汽蚀； 诊断； 措施
离心泵是一种应用广泛的流体输送设备，由于设计原因或现场工况条件的限制，常会发生汽蚀现象，使得流道表面受到浸蚀破坏，引发振动、产生噪音，严重时出现断裂流动，形成流道阻塞，造成水泵性能的下降，长时间的水击和微量溶解氧腐蚀的双重作用下，易使叶片受损，对日常使用及泵的寿命非常不利。
一、离心泵的汽蚀
1、汽蚀机理
汽蚀是由液体汽化引起的，液体的汽化程度与压力大小、温度高低有关。由于叶轮入口处的压力低于工作水温的饱和压力，会引起一部分液体蒸发（汽化），溶解于液体中的气体，在压力和温度变化时也会释放出来，形成汽穴，当液体内部压力下降，低于液体在该温度下的饱和蒸汽压时，局部区域形成汽泡或汽穴；而在压力升高的地方汽泡突然被四周的压力压破，液流因惯性以极高的速度向汽泡的中心挤压，对设备造成水力冲击。这种微泡的产生、溃裂以及对金属表面产生物理和化学作用的过程称为汽蚀。
连续的局部冲击负荷会使材料表面逐渐产生疲劳损坏，引起表面剥蚀，进而出现大小蜂窝状蚀洞，同时，液体析出了氧气，发生氧化作用。汽蚀过程的不稳定性，引起水泵产生振动和噪音，同时因大量气泡堵塞叶轮槽道，会导致流量和扬程不同程度的降低，效率随之下降。
2、汽蚀关系式及装置汽蚀余量计算
泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。因此，研究汽蚀发生的条件，应从泵本身和吸入装置来考虑，泵汽蚀的基本关系式为：
NPSHc≤NPSHr≤〔NPSH〕≤NPSHa
NPSHa=NPSHr（NPSHc）—— 泵开始汽蚀
NPSHa >NPSHr（NPSHc）——泵无汽蚀
NPSHa——装置汽蚀余量
NPSHr——泵汽蚀余量
NPSHc——临界汽蚀余量
〔NPSH〕——许用汽蚀余量，通常取1.1～1.5NPSHc
装置汽蚀余量的计算：
NPSHa=Pc/ρg士hg-hc-Ps/ρg
Pc-吸入液面压力
Ps-吸入口液体汽化压力
hc-吸入管道阻力损失
hg-泵安装高度
ρ-介质密度
二、汽蚀对泵的影响
汽蚀的产生堵塞叶轮槽道，破坏流体的连续性，导致泵的流量、扬程、效率明显下降。
泵在汽蚀状态下运行，会对流道产生破坏作用，发生汽蚀的部位开始出现了点蚀、凹坑，严重时会使金属成蜂窝状或海绵状。甚至整块金属脱落，叶片和盖板会被蚀穿等。当泵在运行时发生汽蚀就会产生振动和噪音，汽泡在液体压力高的地方迅速缩小和溃灭，液体质点相互冲击产生各种频率的噪音。由此可见，汽蚀现象严重威胁着泵的运行质量以及整套装置的状态，影响离心泵向高转数发展，解决离心泵的汽蚀问题对延长泵寿命和检修周期、节约材料成本、保证泵的安全运转和提高泵的效率有着非常重要的意义。
三、泵发生汽蚀的诊断方法
操作人员通常无法利用流量一定时扬程的下降来判定汽蚀是否发生。泵是否发生汽蚀，主要可以采用以下几种方法：
观察法：根据破坏的表面形状来进行判断。
由于汽蚀、铸造气孔、冲刷磨损、腐蚀等均会造成金属表面形状造成破坏。汽蚀破坏的金属表面通常显现蜂窝状，它是由局部高速水打击金属而使金属表面疲劳破坏，所以蜂窝孔一般是与外部相通的，大多数的坑槽与金属表面垂直。铸造缺陷的疏松往往深藏在金属内部，有时由于水流的冲刷将金属内部的疏松、气孔呈于表面而误认为是汽蚀，但当用机械的方法继续去处表面时会发现其内部仍有气孔。冲刷磨损痕迹往往出现与水流方向相同的沟槽，但要注意有时有水流旋涡。
超声波法：该方法测量汽蚀方法简单，调试方便，且不受其它环境噪声的干扰，对汽蚀的发生和发展敏感性强，是作为泵站现场监视汽蚀的一种比较理想的方法。
噪声法：该方法比较简单，可以不与泵体接触，但由于噪声受周围环境噪声的影响较大.当显示其强度最高时，一般水泵汽蚀已达到非常强烈的阶段，这时人耳已能通过强烈的汽蚀爆裂声判别汽蚀工况。因此，泵体噪声法不太适合现场监测汽蚀的发生。
振动法：该方法是通过加速度计探头测量泵体振动频率的一种简单方法，但灵敏度较低，特别对于大泵，泵体刚度大，对泵内局部汽蚀引起的汽泡溃裂所产生的激振反应迟钝，同时，泵上振源较多，由于汽蚀引起的振动常被淹没在其它振动之中。因此，振动法只适宜作为现场监测汽蚀的辅助手段。
四、提高离心泵抗汽蚀性能的措施
1、提高离心泵本身抗汽蚀性能
（a）改进泵的吸入口至叶轮附近的结构设计；
增大过流面积；增大叶轮盖板进口段的曲率半径，减小液流急剧加速与降压：适当减少叶片进口的厚度，并将叶片进口修圆，使其接近流线形，也可以减少绕流叶片头部的加速与降压：提高叶轮和叶片进口部分表面光洁度以减小阻力损失；将叶片进口边向叶轮进口延伸，使液流提前接受作功，提高压力。
（b）采用前置诱导轮，使液流在前置诱导轮中提前作功，以提高液流压力；
（c）采用双吸叶轮，让液流从叶轮两侧同时进入叶轮，进口截面增加一倍，进口流速可减少一倍；
（d）采用稍大的正冲角，以增大叶片进口角，减小叶片进口处的弯曲，减小叶片阻塞，以增大进口面积：改善大流量下的工作条件以减少流动损失，但正冲角不宜过大，否则影响效率；
（e）采用抗汽蚀的材料。实践表明，材料的强度、硬度、韧性越高，化学稳定性越好，抗汽蚀的能力越强。
2、提高进液装置有效汽蚀余量
（a）增加泵前贮液罐中液面的压力，以提高有效汽蚀余量；
（b）减小吸上装置泵的安装高度；
（c）将吸上装置改为倒灌装置；
（d）减小泵前管路上的流动损失，如缩短管路，减小流速，减少弯管和阀门，加大阀门开度等。
以上措施可根据泵的选型、选材和现场使用等条件进行综合分析，适当加以应用。
五、结束语
离心泵在污水、化工等领域都有着非常广泛的应用，采取有效措施避免或减少汽蚀的发生，有效延长泵的使用寿命，减少因泵的故障导致的经济损失，提高企业效率，确保安全稳定运行。
参考文献
〔1〕关醒凡 泵的理论与设计 1987
〔2〕张红兵等 化工工艺设计手册（第三版）2003