離心泵汽蝕產生的原因及防范措施的探討

栗國平

（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西榆林 718500）

離心泵汽蝕產生的原因及防范措施的探討

栗國平

（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西榆林 718500）

機泵機組是化工生產的主要動設備，在日常生產中這些動設備是整個生產過程的心臟，為整個生產過程提供動力輸出，而離心泵以其轉速高，體積小，質量輕，效率高，流量大，結構簡單，性能平穩，容易操作和維修等優點，在化工行業中得到了廣泛的應用，汽蝕現象也成為離心泵在生產中常見的故障。

離心泵；汽蝕；汽蝕余量

化工機泵從工作原理上主要有容積式泵、葉片式泵。葉片式泵主要包含離心泵、軸流泵和混流泵，其工作原理主要是依靠葉輪高速旋轉時產生的離心力使流體獲得能量（動能和壓能），從而能夠使介質被輸送到高處或遠處。也是由于離心泵的工作特點使得汽蝕成為該類設備常見的故障，本文主要介紹汽蝕產生的原因以及防范措施。

1 汽蝕的含義

離心泵運轉時，液體自容器流向泵體入口，在液體流向葉片過程中壓力逐漸降低，在葉片入口附近達到最低，隨后由于葉輪的旋轉對液體做功，液體壓力在葉輪內部逐漸升高。當葉片入口附近的壓力低于輸送液體溫度下的飽和蒸汽壓力時，液體就汽化。這時溶解在液體內的氣體也逸出，這些蒸汽/氣體在葉輪內部形成氣泡。當氣泡隨液體流到葉輪內壓力較高處時，液體壓力高于汽化壓力時，氣泡內汽體就會凝結潰滅，瞬間周圍的液體以極高的速度沖來，使局部的壓力驟然增加。如果這些氣泡在葉輪或泵殼附近潰滅，則液體就會以高頻連續地撞擊金屬表面，金屬表面因沖擊疲勞而剝裂。由于以上過程造成金屬材料疲勞剝裂現象稱為離心泵的汽蝕現象。

2 汽蝕產生的原因

由汽蝕含義可知，汽蝕是輸送液體先汽化后液化的過程，而液體的汽化程度主要跟壓力、溫度有關，因此凡是影響到泵體入口壓力和溫度的條件都將會導致汽蝕的產生原因。

通常導致泵汽蝕的因素包括：

1）設計因素：泵進口的結構參數，葉輪吸入口的形狀、葉片入口邊寬度及葉片進口邊的位置和前蓋板形狀等。

2）操作因素：入口閥門錯誤關閉、管道變形等因素導致管道阻力增大、輸送介質溫度壓力黏度改變、入口過濾器堵塞，其他附屬設備運行效果差對輸送介質產生影響等。

3）安裝問題：泵的吸入管路水力損失及安裝高度。

4）環境因素，泵安裝地點的大氣壓力以及環境溫度等。

3 汽蝕的診斷方法

運行泵是否發生汽蝕，可以采用、超聲波法、泵體外噪聲法、振動法等方法判斷。

4 預防措施

根據汽蝕產生的原因得知，如果想要避免離心泵汽蝕，就要從以下幾方面進行著手。

4.1 泵體結構選型方面

增大葉輪入口尺寸或采用雙吸葉輪，這樣可以減少輸送介質流經葉輪入口的流速，從根本上降低泵的汽蝕余量。如果條件不允許更改葉輪時，可以在泵體入口裝設前置增壓泵，提高葉輪進口的壓力從而避免汽蝕，也可以在葉輪前增加誘導輪，其原理類似于增壓泵。

4.2 設計方面

減少泵入口管線的彎頭及閥門數量或盡可能增大管線直徑，減少管道阻力損失；根據泵體汽蝕余量合理設計泵體安裝高度。

4.3 輸送介質的影響

①介質的密度。如果泵入口在液面以下時，介質密度越大則泵體入口壓力越高，入口壓力越高，泵的汽蝕余量越不容易產生汽蝕，反之如果泵入口在液面以上時與以上情況正好相反。②介質的溫度。一般情況下介質的飽和蒸汽壓隨溫度的升高而降低，根據這一特性，在其他條件不變的情況下，輸送介質溫度升高時，飽和蒸汽壓低于入口壓力時，泵就會產生汽蝕。③輸送液體的飽和蒸汽壓越低，泵越容易產生汽蝕。

4.4 新型科技的采用

當汽蝕現象確實無法從根本上避免時，可以采用以下幾種方法提高設備抗汽蝕能力。化學涂層：利用高分子材料在過流部件涂層形成薄膜。表面熱處理：對過流部件進行熱處理提高其表面硬度。以上方法并沒用真正消除汽蝕而是降低汽蝕造成金屬損壞的速率，延長泵體使用壽命

5 實際過程中的應用

某化工廠一臺凝液泵（單級高揚程泵）在運行過程中震動超標，并且聲音較大，經各種措施（加固泵體支座，取消泵體入口濾網等）均不能消除震動與異響，后經討論決定將該泵改型為雙級泵，首級葉輪采用雙吸葉輪，并對入口管線進行取直減少入口管道彎頭數量，經過改型后泵體運行正常。分析：該泵為單級葉輪且葉輪直徑超過450mm（依照新標準中規定該尺寸的葉輪應避免使用），入口管道直徑DN150且彎頭數量較多導致入口阻力增大，使有效汽蝕余量降低。

6 結論

汽蝕的產生會導致泵的運行工況惡化，縮短離心泵的使用壽命，甚至會導致泵體不打量，嚴重影響化工業的安穩優運行，因此要在設計、安裝、運行中嚴把質量關，不放過任何一個細節，這樣才能保證設備的穩定長周期運行，為生產提供有力保證。

[1] 劉捷.流體機械[M].北京：煤炭工業出版社，2010.

[2] 宋紅英.淺談離心式水泵啟動時真空的重要性[J].江西煤炭科技，2011，（3）.

Discussion on the Causes of Spouting of Centrifugal Pump and the Preventive Measures

Li Guo-ping

The pump unit is the main moving equipment of chemical production.In the daily production，these moving equipment are the heart of the whole production process，and the power output is provided for the whole production process.In this equipment，the centrifugal pump is equipped with high speed and volume Small，light weight，high efficiency，high flow，simple structure，smooth performance，easy operation and maintenance advantages，so that it has been widely used in the chemical industry，cavitation phenomenon has become a common cause of centrifugal pump failure.

centrifugal pump；cavitation；nausea margin

TH311

A

1003-6490（2017）12-0087-01

2017-10-18

栗國平（1986—），男，陜西榆林人，助理工程師，主要從事設備管理工作。