離心泵汽蝕及次生故障的分析處理

朱曉

摘要：本文講解了離心泵出現(xiàn)汽蝕問題的主因，主要討論了怎樣從各個角度入手，對于離心泵出現(xiàn)的汽蝕問題、相關(guān)次生故障問題進(jìn)行預(yù)防和解決，為解決化工行業(yè)離心泵設(shè)備出現(xiàn)的汽蝕問題、相關(guān)的次生故障問題提供了一些具體的操作方法。

關(guān)鍵詞：離心泵；汽蝕及次生故障；分析處理

一、汽蝕問題的原理和發(fā)生步驟介紹

（一）原理

若是離心泵處于工作狀態(tài)中，液體形成的壓力跟隨離心泵自身的入口位置轉(zhuǎn)移至葉輪入口位置，呈現(xiàn)出持續(xù)減小的現(xiàn)象，壓力轉(zhuǎn)移到葉片入口位置上時減到最小，之后，此壓力因為葉輪部位對液體做功的原因會快速提高。在固定進(jìn)行傳輸?shù)臏囟犬?dāng)中，若是葉輪葉片入口位置周邊區(qū)域的最小壓力數(shù)值不超過液體本身處于飽和蒸汽狀態(tài)的壓力時，液體會出現(xiàn)汽化反應(yīng)，形成小氣泡。另外，還會導(dǎo)致之前溶解到該液體當(dāng)中的氣體不斷溢出。由于持續(xù)累積產(chǎn)生氣泡，氣泡處于泵當(dāng)中，跟隨著液體不斷地流動。若是氣泡流經(jīng)至壓力相對偏大的葉道部位時，氣泡當(dāng)中由于汽化生成的壓力不超過外界的壓力時，促使蒸汽馬上凝結(jié)。另外，氣體同樣會再一次溶入到液體內(nèi)，最終導(dǎo)致局部區(qū)域呈現(xiàn)出真空狀態(tài)。此時，附近區(qū)域的液體質(zhì)點必然會快速朝著真空當(dāng)中的中心部位沖擊過來，形成撞擊現(xiàn)象，產(chǎn)生水錘，導(dǎo)致其局部區(qū)域的瞬時壓力數(shù)值為10Pa。若是這部分氣泡在葉輪壁面周邊區(qū)域處于潰滅狀態(tài)，此時，液體如同大量的小彈頭，不斷對金屬表面區(qū)域進(jìn)行打擊。此時的頻率大約在20000 HZ～30000 HZ區(qū)間內(nèi)，此過程持續(xù)一段時間以后，金屬部分逐漸呈現(xiàn)出疲乏形態(tài)，表面區(qū)域慢慢表現(xiàn)出海綿狀或是蜂窩狀。由此引發(fā)應(yīng)力十分聚集，葉片部位發(fā)生裂縫以及脫落問題。還有，由于水與金屬形成的蜂窩表面部位持續(xù)進(jìn)行間歇接觸，最終導(dǎo)致蜂窩部分的側(cè)壁位置和其底部區(qū)域之間出現(xiàn)了一定的電位差，造成電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

（二）發(fā)生步驟

1.孕育環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)屬于氣蝕現(xiàn)象的最初的潛伏時期，在此環(huán)節(jié)中，不會出現(xiàn)大量的氣泡，葉輪部分以及端蓋部件表面區(qū)域會出現(xiàn)少部分的塑性形變現(xiàn)象。

2.上升環(huán)節(jié)。由于氣蝕問題的不斷發(fā)展，導(dǎo)致這一現(xiàn)象不斷加大，發(fā)生氣蝕情況的速率同樣在持續(xù)遞增。在第一環(huán)節(jié)的前提條件下，出現(xiàn)氣蝕問題的部位極易將大量的沖擊能量吸收進(jìn)去，導(dǎo)致材料表面部分受到的沖擊率以及失重率速度明顯提升。

3.穩(wěn)定環(huán)節(jié)。氣蝕現(xiàn)象的速率持續(xù)加大，由于長時間的累積，該數(shù)值到達(dá)最大值。此后的一段時間內(nèi)，該速率處于恒定不變的狀態(tài)，此環(huán)節(jié)同樣稱作氣蝕率保持不變的恒定環(huán)節(jié)。

4.下降環(huán)節(jié)。在下降環(huán)節(jié)中，氣蝕問題的速率呈現(xiàn)出快速減小或是出現(xiàn)程度、大小不一的浮動現(xiàn)象。因為前面幾個環(huán)節(jié)的發(fā)展，由于氣蝕材料自身表面區(qū)域最開始時出現(xiàn)的、孤立狀態(tài)下的深坑產(chǎn)生的影響，緊接著發(fā)生十分嚴(yán)重的剝蝕現(xiàn)象，也許還會發(fā)生穿孔現(xiàn)象，導(dǎo)致離心泵不能正常開展工作[1]。

二、危害介紹

（一）產(chǎn)生振動以及噪聲

出現(xiàn)汽蝕問題時，液體質(zhì)點對于金屬材料表面部位產(chǎn)生沖擊，會引發(fā)多種頻率的噪聲出現(xiàn)。若是情況十分嚴(yán)重，泵頭位置會傳出“噼啪”的爆裂聲，并且導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)振動問題，也許還會引發(fā)共振現(xiàn)象的出現(xiàn)，導(dǎo)致更大的事故發(fā)生。

（二）過流部件出現(xiàn)點蝕以及損壞問題

汽蝕現(xiàn)象損毀的區(qū)域大部分位于葉片的入口位置周邊，汽蝕現(xiàn)象開始緩解，金屬表面部位有麻點不斷出現(xiàn)，不斷地出現(xiàn)汽蝕問題會導(dǎo)致金屬表面區(qū)域發(fā)生蜂窩狀以及溝槽狀的這類片狀破損現(xiàn)象。若是情況十分嚴(yán)重，會導(dǎo)致葉輪部位的前后蓋板出現(xiàn)穿孔問題，甚至?xí)?dǎo)致葉輪部位出現(xiàn)破裂現(xiàn)象[2]。

（三）泵自身性能減小

汽蝕現(xiàn)象會生成很多氣泡，對液體在內(nèi)部的正常流動起到嚴(yán)重制約作用，導(dǎo)致葉片形成的這部分流道出現(xiàn)堵塞問題，最終導(dǎo)致泵本身的流量、工作效率以及揚程顯現(xiàn)顯著減小。

三、氣蝕問題形成的原因介紹

（一）自身原因

1.泵殼以及葉輪部分的形狀和結(jié)構(gòu)。離心泵進(jìn)口位置上的結(jié)構(gòu)參數(shù)、葉片入口邊區(qū)域的寬度尺寸以及葉輪部位吸入口部分的形狀等，普遍會對氣蝕問題造成巨大影響。

2.自身材質(zhì)。離心泵使用的材料有不足情況、抗氣蝕性不佳、表面區(qū)域的粗糙度等解決工藝，不滿足實際規(guī)定的強(qiáng)度以及硬度。

（二）工作時外部因素

1.外部區(qū)域環(huán)境因素。離心泵運行過程中，大氣部分的壓力、傳遞液體時的實際溫度，普遍會對氣蝕問題造成重大影響。

2.傳遞介質(zhì)。傳遞各種類型的介質(zhì)，對于氣蝕問題造成的影響存在差異。極易出現(xiàn)揮發(fā)效果以及輕質(zhì)這兩種介質(zhì)，若是溫度出現(xiàn)變化，極易對其造成相對偏大的影響。

（三）操作以及管理工作不達(dá)標(biāo)

1.在開啟離心泵以前，泵體部分以及管道一定要將介質(zhì)填充滿。2.安裝期間，密封性不符合標(biāo)準(zhǔn)等原因全部會對離心泵后期發(fā)生的氣蝕問題造成影響。

四、解決方式探討

（一）解決對策

1.處理泵本身。減小泵本身的排量以及轉(zhuǎn)速，按照實際需求對其實施拆檢工作，認(rèn)真檢查葉輪以及端蓋部位發(fā)生的氣蝕情況，根據(jù)氣蝕問題的強(qiáng)弱進(jìn)行處理。

2.輸送管系。認(rèn)真檢查泵當(dāng)中所有各閥門以及進(jìn)口管路等部位的氣密性；檢查濾器、出口部位以及管路等這些管系部分的情況。

3.輸送介質(zhì)。調(diào)節(jié)介質(zhì)部分的壓力和溫度、泵前后部位的液位等這些參數(shù)，降低氣蝕問題出現(xiàn)的概率。

（二）預(yù)防

1.設(shè)計。①對于泵管以及葉輪部位，將其葉輪入口區(qū)域和泵入口位置之間的尺寸、降低吸入管的尺寸或增加管徑，減小管路部位存在的阻力。

②使用雙吸葉輪，能夠減小泵吸入口位置存在的真空度，還可以符合流量以及揚程的實際需求，以降低氣蝕問題的出現(xiàn)概率。

③減小管道尺寸等方式，減小壓力的流失；使用穩(wěn)流對策，確保泵入口位置的介質(zhì)處于平穩(wěn)動流狀態(tài)，借此降低氣蝕問題的出現(xiàn)概率。

2.制造。①使用強(qiáng)度以及硬度偏大、化學(xué)穩(wěn)定性以及韌性極佳的這類抗氣蝕問題的材料，生產(chǎn)葉輪以及泵殼。

②加大材料自身具備的耐蝕性。

五、結(jié)束語

為了防止使用離心泵期間出現(xiàn)氣蝕問題，站在優(yōu)化泵體部分結(jié)構(gòu)、極大抗腐蝕材料等多個視角上，給出相應(yīng)的優(yōu)化施工方式，以此實現(xiàn)讓離心泵實際開展工作的效率提高，加大應(yīng)用年限的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]王秀娟，曹亞楠，陽黎明.南屯礦電廠給水泵的汽蝕分析及處理[J].通用機(jī)械，2010（12）：62-63.

[2]王長悅，李亮.船用離心泵的汽蝕現(xiàn)象與解決措施[J].安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010，09（5）：24-25.

（作者單位：陜西延長中煤榆林能源化工有限公司）