潛水污水泵“汽蝕”的原因和防治

摘要：分析了潛水污水泵“汽蝕”的常見原因，提出防治的幾點(diǎn)措施。

關(guān)鍵詞：潛水污水泵；汽蝕原因；防治；措施

潛水污水泵廣泛應(yīng)用于深圳市政排污系統(tǒng)的污水泵站，它起著將污水提升送至污水處理廠，使污水得以凈化，達(dá)到去除污染的目的。目前，我單位泵站使用的潛水污水泵為瑞典飛力（fiygt）公司生產(chǎn)的“飛力” 泵，共有6個型號20臺，在這些泵的使用過程中，偶爾會出現(xiàn)水泵“汽蝕”現(xiàn)象，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

1、什么是泵的“汽蝕”

汽蝕（Cavitation）是液力機(jī)械中常見的故障之一，是由于液流流道中的局部低壓（低于該處溫度下液體的飽和蒸汽壓）使液體在該處汽化而引起大量微氣泡爆發(fā)性生長，微氣泡急劇生長成大氣泡后隨液流至壓力高處突然潰滅，對流道壁面產(chǎn)生高達(dá)幾百個大氣壓的沖擊，造成壁面材料的剝蝕，液體的汽化程度與壓力的大小、溫度高低有關(guān)。溶解于液體中的氣體，在壓力和溫度變化時也會釋放出來，形成汽穴。當(dāng)液體內(nèi)部壓力下降，低于液體在該溫度下的飽和蒸汽壓時，在局部區(qū)域形成汽泡或汽穴；而在壓力升高的地方汽泡突然被四周的壓力壓破，液流因慣性以極高的速度向汽泡的中心擠壓，對設(shè)備造成水力沖擊。這種微泡的產(chǎn)生、潰裂以及對過流表面產(chǎn)生物理和化學(xué)作用的整個過程稱為汽蝕。

2、潛水污水泵“汽蝕”的常見原因

潛水污水泵汽蝕的常見原因是在水泵進(jìn)口處，由于吸水高所形成的真空，以及葉輪的高速運(yùn)轉(zhuǎn)使該處壓力很低，從而為水的汽化提供了條件。當(dāng)壓力降低到水溫的汽化壓力時，因汽化而形成的大量水蒸汽汽泡，隨著未汽化的水流入葉輪內(nèi)部高壓區(qū)，汽泡在高壓作用下在極短的時間內(nèi)破裂，并重新凝結(jié)成水，汽泡周圍的水迅速向破裂汽泡的中心集中而產(chǎn)生很大的沖擊力。這種沖擊力作用在水泵的壁上，就形成了對水泵的汽蝕。這個連續(xù)的局部沖擊負(fù)荷，會使材料的表面逐漸疲勞損壞，引起金屬表面的剝蝕，進(jìn)而出現(xiàn)大小蜂窩狀蝕洞。除了沖擊引起金屬部件的損壞外，還有化學(xué)腐蝕作用，也就是在上述作用的同時，液體也析出氧氣，發(fā)生氧化作用。氣泡的產(chǎn)生和發(fā)展改變了流道內(nèi)的速度分布，引起潛水泵發(fā)生振動和噪音，同時由于汽蝕時汽泡堵塞葉輪槽道，所以此時流量、揚(yáng)程均降低，效率下降，并引起泵振動，產(chǎn)生噪聲。長時間的汽蝕會嚴(yán)重?fù)p傷葉輪的過流部件，造成重大損失。

3、水污水泵“汽蝕”的防治

3.1潛水污水泵“汽蝕”的診斷

汽蝕是泵性能和效率下降的主要原因，尋找適當(dāng)?shù)钠g診斷識別方法，是控制汽蝕的重點(diǎn)。泵的使用者通常無法利用制造廠流量一定時揚(yáng)程的下降來判定汽蝕是否發(fā)生的方法。根據(jù)國內(nèi)外研究成果，在役泵是否發(fā)生汽蝕可以采用如下幾種：

⑴觀察法

破壞表面觀察法是在事后觀察方法，根據(jù)破壞的表面形狀來進(jìn)行判斷。由于汽蝕、鑄造氣孔、沖刷磨損、腐蝕等均會造成金屬表面形狀與理想形狀的不同。汽蝕破壞的金屬表面通常顯現(xiàn)蜂窩狀，它是由局部高速水打擊金屬而使金屬表面疲勞破壞，所以蜂窩孔一般是與外部相通的，大多數(shù)的坑槽與金屬表面垂直。鑄造缺陷的疏松往往深藏在金屬內(nèi)部，有時由于水流的沖刷將金屬內(nèi)部的疏松、氣孔呈于表面而誤認(rèn)為是汽蝕，但當(dāng)我們用機(jī)械的方法繼續(xù)去處表面時會發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部仍有氣孔。沖刷磨損痕跡往往出現(xiàn)與水流方向相同的溝槽，但要注意有時有水流旋渦。

（2）泵體外噪聲法

泵體外噪聲法比較簡單，可以不與泵體接觸。但由于噪聲法受周圍環(huán)境噪聲的影響較大，當(dāng)顯示其強(qiáng)度最高時。一般水泵汽蝕已達(dá)到非常強(qiáng)烈的階段，這時人耳已能通過強(qiáng)烈的汽蝕爆裂聲判別汽蝕工況。因此，泵體噪聲法不太適合現(xiàn)場監(jiān)測汽蝕的發(fā)生。

（3）振動法

這種方法是通過加速度計探頭測量泵體振動頻率的一種方法，方法簡單，但靈敏度較低。特別對于大泵，泵體剛度大。對泵內(nèi)局部汽蝕引起的汽泡潰裂所產(chǎn)生的激振反應(yīng)遲鈍，同時，泵上振源較多。由于汽蝕引起的振動常被掩沒在其它振動之中。因此，振動法只適宜作為現(xiàn)場監(jiān)測汽蝕的輔助手段。

（4）超聲法：

超聲波法測量汽蝕方法簡單，調(diào)試方便，且不受其它環(huán)境噪聲的干擾，對汽蝕的發(fā)生和發(fā)展敏感性強(qiáng)。因此，作為泵站現(xiàn)場監(jiān)視汽蝕是一種比較理想的方法。

3.2潛水污水泵“汽蝕”的防治

⑴進(jìn)水池

查看進(jìn)水池的流動狀況是十分必要且又方便易行的。如果池表面能看到強(qiáng)力的旋渦，應(yīng)該考慮加破渦板。另外，管口與進(jìn)水池的幾何尺寸也應(yīng)注意。如：管口離池壁的距離是否合適，是否有氣泡進(jìn)入泵吸入管。注意水池水位，抬高進(jìn)水池水位可以減輕甚至徹底阻止汽蝕的發(fā)生。

⑵進(jìn)水管路

在運(yùn)行中要重視攔污柵的清污工作，不少泵站攔污柵或格柵機(jī)被軟性污物（如塑料膠袋等）堵塞，使其前后水位差增加，使泵進(jìn)口水位下降至允許水位以下，甚至出現(xiàn)漩渦，使泵的汽蝕余量增加，加劇了汽蝕的發(fā)生發(fā)展，所以，降低柵前后水位差，對減輕汽蝕有一定作用。

⑶泵“汽蝕”后的修補(bǔ)

對因汽蝕損壞的葉輪，除重新更換新的零部件外，也可以采用下列修補(bǔ)的方法解決：

①焊補(bǔ)

焊補(bǔ)是目前大型水泵汽蝕破壞后的主要修復(fù)手段之一。焊補(bǔ)后應(yīng)檢查有無缺陷，并對焊補(bǔ)部位進(jìn)行打磨，修補(bǔ)后允許的零件變形和尺寸誤差應(yīng)不超過零件圖紙所標(biāo)定的公差。

②非金屬涂料涂敷

非金屬涂敷修復(fù)材料目前在大中型泵站中應(yīng)用的主要有三大類，一類是以環(huán)氧樹脂為基礎(chǔ)，加入增韌劑、固化劑和填充料等進(jìn)行涂敷。第二類是以尼龍粉等為基礎(chǔ)的熱塑性涂料，將部件加熱后，把粉劑用壓縮空氣噴涂。第三類是以聚醚型聚氨酯等為基礎(chǔ)的柔性涂料進(jìn)行修補(bǔ)。

③合金粉末噴涂焊

利用氧乙炔火焰將專門的合金粉末噴涂焊于葉輪表面。

參考文獻(xiàn)

1.泵的汽蝕和防治技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社

2.水泵抗蝕和磨蝕防護(hù)技術(shù)進(jìn)展 水泵技術(shù)

3.現(xiàn)代泵技術(shù)手冊宇航出版社

4.空化與空蝕水利電力出版社