淺析多級離心泵汽蝕試驗方案

范文鵬 徐文秀

汽蝕試驗是離心泵一項驗證其汽蝕性能的重要試驗，汽蝕試驗的判定結果，直接影響著泵在現場的運行性能和使用壽命。

要想避免泵在運行過程中發生汽蝕，必須保證泵入口處最低壓力大于水在此溫下的汽化壓力，即有效汽蝕余量>必須汽蝕余量，這是泵在運行過程中不發生汽蝕的條件。在出廠前，一般都需要在工廠進行汽蝕試驗來檢驗其汽蝕性能。

1.國內汽蝕試驗類型

目前國內外各大泵廠多級離心泵汽蝕試驗類型情況如下：

1.1驗證型汽蝕試驗

上海電力修造廠。該廠采用的是驗證型汽蝕試驗，即：保證泵出口流量不變，關閉進口閥門降低進口壓力，泵的NPSHa有效汽蝕余量將逐漸降低，當汽蝕余量值低于泵的必需汽蝕余量（NPSHr），即設計值時，觀察泵的出口揚程，若出口揚程基本不下降，則證明泵的實際必需汽蝕余量優于設計值，否則汽蝕性能不達標。

1.2總揚程出現拐點（下降3%）

湖南湘電長沙水泵制造有限公司、大連蘇爾壽泵及壓縮機有限公司。這兩個工廠采用的是多級葉輪全部組裝后進行汽蝕試驗，在恒定流量下，通過調節閥門入口壓力，直至水泵性能出現拐點（總揚程下降超3%）時，認為水泵發生了汽蝕，根據汽蝕余量及揚程變化曲線，得出泵的臨界汽蝕余量，再與技術要求的必須汽蝕余量值比較，進行判定。

1.3NPSH3試驗

德國KSB。該廠采用的是NPSH3試驗，即在組裝前，將首級葉輪安裝于單級試驗泵殼內，先進行單級葉輪的性能試驗，得出泵的揚程曲線后，再于恒定流量下通過調節入口壓力直至泵的揚程出現拐點（揚程下降超過3%??）時，則認為發生了汽蝕，再根據曲線得出泵的臨界汽蝕余量。

以上調查是依據各個泵廠通行的做法，可以看出，在一些關鍵問題上的判定存在明顯不同，有必要依據標準仔細分析。

2?.實驗類型的分析

根據標準對汽蝕試驗的描述和要求，分析現狀調查里涉及到的試驗類型：

2.1上海電力修造廠選擇的是驗證型試驗，該汽蝕試驗類型符合ISO9906的標準要求，此試驗雖能保證泵在技術規定的要求內不會發生汽蝕，但無法得出泵的具體NPSH值，如果現場參數（如安裝高度、介質溫度）有變更，由于無法知曉其汽蝕余量的大小，在新參數下是否會發生汽蝕將無法預計。

2.2長沙水泵廠及大連蘇爾壽對汽蝕試驗的選擇，在此做重點分析，首先兩個泵廠汽蝕試驗與標準最大的區別在于：標準給出的是首級葉輪揚程下降3%作為發生汽蝕的標志，而工廠選擇的是總揚程下降3%，這需要分析此判定方法是否符合標準或是比標準要求更高的判定。

對多級泵來說，泵的汽蝕一般只會發生在首級葉輪（次級葉輪的入口壓力為首級葉輪的出口壓力，此壓頭能夠保證次級及往后葉輪不會發生汽蝕，隨著首級、次級葉輪逐級往后，泵的壓頭一直在增大），而一些泵廠在進行汽蝕試驗時，選擇把泵的總揚程下降3%作為汽蝕發生的標志，而實際此時泵的首級葉輪揚程下降已超過3%，換句話說，有可能泵的總揚程下降1%時，首級葉輪揚程下降已達到3%（發生汽蝕并開始對首級葉輪產生沖擊），而泵廠此時認為還未發生汽蝕，直到總揚程下降3%時才判定汽蝕的發生。這導致了廠家得出的汽蝕余量值小于實際的NPSHc（臨界汽蝕余量）。汽蝕余量值的變小可導致對汽蝕性能結果的判定出現差異。

上述判定是基于多級泵的工作原理得出的結論，如能經過試驗進一步驗證，可確認判定合理。

2.3德國KSB選擇的是NPSH3試驗，區別于以上兩個泵廠，KSB是將首級葉輪單獨取出進行試驗，這符合ISO9906及ISO13709的標準要求：多級泵應是根據首級葉輪揚程下降3%來判定，如果無法從第1級吐出口利用一獨立的接頭來測量揚程的變化量，應考慮只試驗第1級。

通過分析，通過總揚程下降3%判定汽蝕得出的NPSH值偏小，這有可能為泵在現場安全運行埋下隱患，而NPSH3的試驗符合標準要求，推薦采用該方法進行工廠汽蝕試驗。

3.多級離心泵汽蝕試驗各方案綜合對比

3.1驗證型試驗

優點：試驗簡單，節省過程成本;試驗方案符合標準，且在技術規定的參數下不會發生汽蝕。

缺點：無法得出泵本身的汽蝕余量，因此對現場設計參數準確性要求高，如果現場運行參數發生較大變化，新工況下是否汽蝕將無法預計。

3.2總揚程出現拐點（下降3%）

優點：試驗簡單、節省過程成本，能一定程度上反應水泵汽蝕余量。

缺點：與標準描述存在沖突;得出的汽蝕余量值與實際值存在一定偏差（偏小），這可能導致對汽蝕性能結果的判定出現差異。

3.3NPSH3（首、次級殼體間測量）

優點：能得出汽蝕余量值，且最精確;試驗簡單、節省過程成本。

缺點：適用范圍有一定限制，要求首級跟次級葉輪殼體間有測量接口（或在首、次級殼體間用于密封的接口臨時測量）。

3.4NPSH3（首級葉輪單獨試驗）

優點：能得出泵本身的汽蝕余量值，且較精確。

缺點：增加了首級葉輪單獨做性能、汽蝕的步驟，過程成本相對增加。

4.結論

通過以上綜合對比、分析各項多級泵汽蝕試驗的方案，對目前國內外部分泵廠的多級泵汽蝕試驗有了進一步的了解，用戶方可根據水泵實際的使用場合、工況等參數要求來選擇多級離心泵的汽蝕試驗方案，但在選擇前，需考慮所選擇的汽蝕試驗方案可能存在的判定誤差以及可能存在的潛在風險。

5.結束語

汽蝕試驗是一項非直觀、比較抽象的試驗，在工廠試驗中無法直接觀測的水泵內發生汽蝕，只能通過數據的變化間接判定汽蝕的發生，從而得知水泵的汽蝕余量值，就目前國內外部分泵廠的多級泵汽蝕試驗常規方案，本文提出了自己的淺要分析和見解，希望對接觸水泵汽蝕試驗的初學者有所幫助。

參考文獻：

[1]回轉動力泵水力性能驗收試驗.?ISO?9906-1999.

[2]石油、石化和天然氣工業用離心泵.?ISO?13709-2009.