水泵汽蝕的危害與防治

汽蝕又稱空化，是液體的特殊物理現(xiàn)象。水泵在運(yùn)行過程中，由于某些原因使泵內(nèi)局部位置的壓力降到水在相應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓力（汽化壓力）時(shí)，水就開始汽化生成大量的氣泡，汽泡隨水流向前運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到壓力較高部位時(shí)，迅速凝結(jié)、潰滅。泵內(nèi)水流中汽泡的生成、潰滅過程涉及到物理、化學(xué)現(xiàn)象，并產(chǎn)生噪聲、振動(dòng)和對(duì)過流部件的侵蝕，這種現(xiàn)象稱為水泵的汽蝕現(xiàn)象。

一、水泵汽蝕的產(chǎn)生

在水泵進(jìn)口處，由于吸水高所形成的真空，以及葉輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)而往往使該處壓力很低，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(shí).因汽化而形成的大量水蒸氣汽泡，隨未汽化的水流人葉輪內(nèi)部高壓區(qū)，汽泡在高壓作用下在極短的時(shí)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(duì)水泵的汽蝕。

二、水泵汽蝕的危害

水泵在產(chǎn)生汽蝕的過程中，由于水流中含有汽泡破壞了水流的正常流動(dòng)規(guī)律，改變了流道內(nèi)到過流面積和流動(dòng)方向，因而葉輪與水流之間能量交換的穩(wěn)定性遭到破壞，能量損失增加，從而引起離心泵的流量、揚(yáng)程和效率的迅速下降，甚至達(dá)到斷流狀態(tài)n這種工作性能的變換，對(duì)于不同比轉(zhuǎn)數(shù)的水泵是不同的。低比轉(zhuǎn)數(shù)的離心泵葉槽狹長，寬度較小，很容易被汽泡阻塞，在出現(xiàn)汽蝕后，Q—H、Q— 11曲線迅速降落。對(duì)中、高比轉(zhuǎn)速的離心泵和混流泵，由于葉輪槽道較寬，不易被汽泡阻塞，所以Q— H、0—71曲線先是逐漸下降，汽蝕嚴(yán)重時(shí)才開始脫落。對(duì)高比轉(zhuǎn)數(shù)的軸流泵，由于葉片之間流道相當(dāng)寬闊，故汽蝕區(qū)不易擴(kuò)展到整個(gè)葉槽，因此Q—H、 0—n曲線下降緩慢。

汽泡潰滅時(shí)，水流因慣性高速?zèng)_向汽泡中心，產(chǎn)生強(qiáng)烈的水錘，其壓強(qiáng)可達(dá)（33—5700）毫巴，沖擊的頻率達(dá)2—3萬次/秒，這樣大的壓強(qiáng)頻率作用于過流部件上，引起金屬表面局部塑性變形與硬化變脆，產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象，金屬表面開始呈蜂窩狀，隨之應(yīng)力更加集中，葉片出現(xiàn)裂縫和剝落，這就是汽蝕的機(jī)械剝蝕作用。

在低區(qū)生成汽泡的過程中，溶解于水中的氣體也從水中析出，所以汽泡實(shí)際是水汽和空氣的混合體n活躍氣體（如氧氣）借助汽泡凝結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的高溫，對(duì)金屬表面產(chǎn)生化學(xué)腐蝕作用。

在高溫高壓下，水流會(huì)產(chǎn)生帶電現(xiàn)象。過流部件的不同部位，因汽蝕產(chǎn)生溫度差異，形成溫差熱電偶，導(dǎo)致金屬表面到電解作用（即電化學(xué)腐蝕）。

水泵壁面在沖擊力反復(fù)作用下，起初是出現(xiàn)麻點(diǎn)，繼而變成蜂窩狀。嚴(yán)重時(shí)壁面會(huì)在短期內(nèi)被擊空。在出現(xiàn)汽蝕的同時(shí)，一般還伴有汽泡破裂的噼啪、轟鳴聲和振動(dòng)等。由于還有一部分沒有破裂的汽泡隨水流出水泵，導(dǎo)致泵的流量減小。揚(yáng)程、效率下降，甚至中斷供水。

另外，當(dāng)水中泥沙含量較高時(shí)，由于泥沙的磨蝕，破壞了離心水泵過流部件的表層，發(fā)生汽蝕時(shí)，加快了過流部件的蝕壞程度。

在汽泡凝結(jié)潰滅時(shí)，產(chǎn)生壓力瞬時(shí)升高和水流質(zhì)點(diǎn)間的撞擊以及對(duì)過流部件的打擊，使水泵產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)現(xiàn)象。

三、水泵汽蝕的防治

1.正確確定泵的吸水高度，以保證葉輪進(jìn)口處的壓力不低于汽化壓力。

2.盡量減小吸水管路中的損失水頭。因?yàn)樵擁?xiàng)損失越大，水泵進(jìn)口處的壓力降低也越多，水就易于汽化。因此要盡量縮短吸水管的長度，減少管路上的附件，管內(nèi)壁要光滑和適當(dāng)加大吸水管直徑等。

3.水泵落井安裝。如果由于吸水過高而造成汽蝕，可把泵安裝在井下或地面以下，靠近吸水水面處。

4.利用射流提高進(jìn)口的壓力。

5.盡量使水泵在額定的條件下運(yùn)行。如果水泵在低于額定揚(yáng)程或大于額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，過泵流量必然大于額定流量，葉輪進(jìn)口處的水流速度必然提高，該處壓力將進(jìn)一步降低。因此水泵是不能隨意降低揚(yáng)程和提高轉(zhuǎn)速的。

6.設(shè)計(jì)制造合理的水泵葉輪進(jìn)口形狀和尺寸，并可在泵進(jìn)口處設(shè)置誘導(dǎo)輪，或采用抗汽蝕材料制造泵件等。

（作者單位：157000 牡丹江市農(nóng)業(yè)機(jī)械化培訓(xùn)學(xué)校）