離心泵氣蝕的危害及防范措施

摘 要：離心泵在化工行業用途很廣，但離心泵的氣蝕危害現象也很嚴重，嚴重影響了化工安全生產，文章介紹了離心泵產生氣蝕的機理及危害，討論了預防氣蝕的具體措施，并從離心泵設計、操作等方面的具體防范措施進行了闡述，對離心泵的氣蝕防范進行了的探討。

關鍵詞：離心泵；氣蝕；防范措施

1 離心泵的工作原理

離心泵由葉輪，泵體，泵蓋，擋水圈，泵軸，軸承，密封環，填料函，軸向力平衡裝置等部件組成。離心泵工作的時候葉輪進行高速旋轉而產生的離心力將液體介質輸送出去。啟動離心泵前泵體及管道內必須充滿輸送的介質。啟動后離心泵的葉輪高速旋轉，葉輪的旋轉帶動葉片間的液體一道旋轉，使得流體介質產生離心運動，液體由葉輪中心被甩到葉輪外緣進入泵殼，進入泵殼后介質流速逐漸降低，這時動能轉化成為勢能，產生一定的壓力，于是介質以較高的壓力沿離心泵的排口流出。

2 離心泵氣蝕現象的產生的原因

氣蝕通常發生在有流體輸送的管道和泵體，當流體在高速流動和壓力變化條件下，會使與之接觸的管道部件表面受到氣泡破裂的沖擊，在金屬部件表面形成小坑。離心泵由于其轉速高，輸送的流體在泵體運動速度高因而常發生氣蝕；離心泵葉片葉端的高速減壓區是氣蝕嚴重的部位。氣蝕的形成原因一方面是由于沖擊應力造成金屬部件表面的疲勞破壞；另一方面液體的化學和電化學特性往往又加劇了氣蝕的危害性和危害程度。離心泵氣蝕的原因主要有：

2.1 泵體的結構設計

離心泵泵體結構設計和制造過程存在缺陷或考慮不足時，離心泵的氣蝕余量不足，不能滿足離心泵的最佳運行狀態，這就會使得離心泵抗氣蝕的能力大大降低，也大大的降低了離心泵的使用壽命。

2.2 輸送介質的影響

在輸送比較輕的介質或者易揮發的介質時，由于輕質介體或易揮發介體產生的飽和蒸氣壓較高，而且這樣的介質在溫度發生變化時受到的影響也比較大，輸送這樣的介質時離心泵部件更容易發生氣蝕現象。

2.3 啟泵時操作不規范

離心泵在啟動前泵體和管道必須充滿介質，如果離心泵前灌泵不完全，泵體中就會殘存一定量的氣體，這些氣體為氣蝕的發生提供有利的條件。當泵啟動后，泵體中殘存的氣體被流體介質逐漸帶出形成小氣泡，當氣泡流動到液體壓力超過氣泡壓力的地方時，氣泡變瞬間潰滅，高頻次、高強度的氣泡的沖擊產生極大的破壞力，是的葉輪及流道金屬表面產生氣蝕。

2.4 泵的安裝位置

在安裝位置不合理的情況下，離心泵從管道吸入介質時阻力增大；另外當離心泵的安裝高度過高時，使流體到達離心泵入口時的能量不足，這就直接導致離心泵氣蝕的加劇。

2.5 介質工況發生變化

離心泵在運行過程中的流量、轉速不穩定而造成流體介質的流態不斷發生變化。隨著流量的增加，離心泵的允許氣蝕余量增大，對離心泵而言，當其工作流量大于額定流量時，允許氣蝕余量增加較快。

3 氣蝕對離心泵的危害

當流體中夾雜著氣體時，流體的運動不再平穩，氣流混合造成液體的湍流和沖擊，因此當離心泵發生氣蝕后表現出泵體的噪聲變大，振動增強，使得泵的各項參數諸如流量、壓力、揚程都受到影響，并導致過流部件遭到破損。當氣蝕比較嚴重時，對泵的影響非常大產生的破壞往往導致一系列的設備事故，甚至造成系統的停車。離心泵的危害主要表現在以下幾個方面：

3.1 泵體出現振動和噪音

當離心泵發生氣蝕時，由于介質中的氣泡破裂造成流體紊流，氣體和液體對泵體葉輪、流道等部件的沖擊頻率和能量都相當大，泵體的振動會變大，并發出巨大的噪聲，嚴重時直接影響泵的正常運轉。

3.2 造成泵的性能下降

離心泵發生氣蝕的時候，直接影響泵的各項參數，受到氣蝕的破壞泵的流量、流速、出口壓力、揚程都受到影響，大大降低了離心泵的效率，氣蝕比較嚴重后由于泵的揚程和流量都無法滿足工藝要求，因此會導致生產系統受到影響，甚至影響與泵連接工藝的穩定。

3.3 對流道部件的侵蝕

離心泵發生氣蝕時，泵體內液體以很高的速度沖擊已被腐蝕的小坑，流道部件金屬表面受到強烈的水擊作用，由于液體介質的速度很高，流道此時受到的沖擊應力非常大，而且沖擊的頻率也非常高，這種高壓力高頻次的沖擊使得離心泵流道部件表面變成海綿一樣的多孔狀，長期氣蝕后可將流道部件擊穿，造成嚴重的事故。

4 預防離心泵氣蝕的措施

4.1 減少壓力損失

安裝離心泵時，要使泵的介質入口離液面的距離盡可能的低，縮短從泵入口到葉輪入口的距離，減少液流從軸向到徑向的轉彎損失，它們都能減少壓降系數，從而提高泵的抗氣蝕性能。

4.2 增大泵的吸入管直徑

增大泵吸入管的直徑，減少吸入管路的阻力損失，合理增大葉片進口沖角，通常保證葉片進口沖角的范圍為3-15°。增大葉片進口安放角，減少壓降系數，可以既不影離響心泵的效率又能提高離心泵的抗氣蝕能力。

4.3 降低離心泵的轉速

采用雙吸葉輪可以在滿足揚程和流量要求的前提下，降低離心泵的轉速，從而減少泵吸入口的真空度；在泵流量一定的情況下，這樣做可以使流經單側葉輪的流量減少一半，降低每個葉輪進口平均流速，從而降低氣體的沖擊，減輕離心泵的氣蝕。

4.4 增加誘導輪

采用雙吸式泵或加前置誘導輪的離心泵，以改善吸入條件，降低吸入時的壓力損失；可以在離心泵葉輪前面增加一個葉片負荷很低的軸流式葉輪。誘導輪的效果和普通軸流泵的作用不一樣，該誘導輪的輪轂較小，葉片數也少，葉片安放角也較小，葉柵密度大，這些特點就可以使之具有良好的抗氣蝕性能。所以增加誘導輪可以在很大程度上提高離心泵的抗氣蝕性能。

4.5 安裝前置泵

安裝前置泵也是一個減緩氣蝕的好方法，通常在離心泵設計安裝過程都會在離心泵的前端裝增壓前置泵，一方面提高了離心泵的揚程，另一方面增加了離心泵的入口的壓力，入口壓力的提高減少了氣蝕發生的可能性，提高了離心泵的抗氣蝕性能。

4.6 采用耐沖刷和磨損的材料

氣蝕總是不可避免的，因此可以從抗氣蝕材料入手，使用抗磨的材料作為流道，該措施不能降低氣蝕現象，但能增加離心的抗氣蝕能力，從而延長泵的使用壽命。而且在使用這些材質的同時提高葉輪及流道的表面光潔度，能夠有效減少介質漩渦的形成和減少誘發新氣泡的機會，降低氣蝕的強度，從而間接減少泵的氣蝕程度。

4.7 其他有效措施

4.7.1 適當降低泵的安裝高度，選取正確安裝位置，采取一些列增加氣蝕余量的措施。

4.7.2 減少吸入管路彎頭、管路閥門、管道長度，來減少壓力損失，采取穩流措施，最大程度保證泵入口介質平穩流動，避免流道內產生渦流，增加氣蝕余量。

4.8 采用變頻調速

可以在離心泵上加裝變頻器，在不影響生產系統負荷及泵的流量的條件下，采用新的變頻調速技術，適當降低離心泵葉輪的轉速，介質流速降低了，氣蝕的程度也隨之降低；同時采取變頻調速器還可以在很大程度上降低離心泵的能耗。

5 結束語

離心泵的氣蝕是伴隨離心泵的運行的整個過程的，不可能完全消除，但經過采取相應的有效措施，可以大大降低泵的氣蝕程度，減少因氣蝕造成的離心泵損壞的設備事故，保證生產系統運行的穩定性，而且在這一過程中采用新技術，比如變頻技術可以降低離心泵在運轉過程中的能耗，提高企業的經濟效益。

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作者簡介：李陸山（1984-），男，助理工程師，從事煤化工設備檢修工作。