水泵汽蝕的危害與防治

王 華

一、水泵汽蝕的產(chǎn)生

在水泵進口處，由于吸水高所形成的真空，以及葉輪高速轉(zhuǎn)動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，因汽化而形成的大量水蒸氣汽泡，隨未汽化的水流入葉輪內(nèi)部高壓區(qū)，汽泡在高壓作用下于極短的時間內(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。

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規(guī)律，改變了流道內(nèi)的過流面積和流動方向，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、揚程和效率迅速下降，嚴(yán)重者可達到斷流狀態(tài)。這種工作性能的變換，對于不同比轉(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-η曲線迅速降落。對中、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、Q-η曲線先是逐漸下降，汽蝕嚴(yán)重時才開始銳落。對高比轉(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)不易擴展到整個葉槽，因此Q-H、Q-η曲線下降緩慢。

汽泡潰滅時，水流因慣性高速沖向汽泡中心，產(chǎn)生強烈的水錘，其壓強可達（33～5700）mpa，沖擊的頻率達2～3萬次/s，這樣大的壓強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，金屬表面開始呈峰窩狀，隨之應(yīng)力更加集中，葉片出現(xiàn)裂縫或剝落。這就是汽蝕的機械剝蝕作用。在汽泡凝結(jié)潰滅過程中，水柱壓力瞬時升高和水流質(zhì)點間的撞擊，以及對過流部件的打擊，使水泵產(chǎn)生噪聲和振動現(xiàn)象，并伴有氣泡破裂的噼啪、轟鳴聲。

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，所以汽泡實際是水汽和空氣的混合體?；顫姎怏w（如氧氣）借助汽泡凝結(jié)時所產(chǎn)生的高溫，對金屬表面產(chǎn)生化學(xué)腐蝕作用。

在高溫高壓下，水流會產(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)致金屬表面發(fā)生電解作用（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，繼而變成蜂窩狀。嚴(yán)重時壁面會在短期內(nèi)被擊穿。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。揚程、效率下降，甚至中斷供水。

另外，當(dāng)水中泥沙含量較高時，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，加快了過流部件的蝕壞程度。

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揚程。因為管路損失越大，水泵進口處的壓力也越低，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.利用射流提高進口的壓力。

5.盡量使水泵在額定的條件下運行。如果水泵在低于額定揚程或大于額定轉(zhuǎn)速下運行，過泵流量必然大于額定流量，葉輪進口處的水流速度必然提高，該處壓力將進一步降低。因此水泵是不能隨意降低揚程和提高轉(zhuǎn)速的。

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