离心泵汽蚀现象及防止措施 - 图文

延安职业技术学院石油工程系毕业设计（论文）

第二章 离心泵的汽蚀现象分析

2.1 离心泵的汽蚀现象

液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。 离心泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因

为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。

2.2 离心泵汽蚀的类型

根据上述泵内发生汽蚀的原因，离心泵汽蚀可以分为叶面、间隙和粗糙三种类型。水泵安装过高，或流量偏离设计流量时所产生的汽蚀现象，其汽泡的形成和溃灭基本上发生在叶片的正面和反面，我们称之为叶面汽蚀。叶面汽蚀是水泵常见的汽蚀现象。在离心泵密封环与叶轮外缘的间隙处，由于叶轮进出水侧的压力差很大，导致高速回流，造成局部压降，引起间隙汽蚀。轴流泵叶片外缘与泵壳之间很小的间隙内，在叶片正反面压力差的作用下，也因间隙中的反向流速大，压力降低，在泵壳对应叶片外缘部位引起间隙汽蚀。水流经过泵内粗糙凸凹不平的内壁面和过流部件表面时，在凸出物下游发生的汽蚀，称为粗糙汽蚀。

2.3 离心泵汽蚀的原因

水的饱和蒸汽压力与水温有关。如果泵内的最低压力高于该温度的饱和蒸汽压力，水就不会在泵内汽化生成汽泡，水泵就不会发生汽蚀。所以，汽蚀是由水的汽化引起的。离心泵的汽蚀原因主要有以下几个方面：

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1）在水泵中，如果吸入系统中某一局部区域的绝对压力等于或低于被吸送液体温度相应的汽化压力，液体便发生汽化，从而发生汽蚀现象，从而造成泵叶轮、叶片表面的损坏。另外，溶解氧析出后对汽蚀区金属部件有氧化腐蚀作用。而汽蚀区液流发生猛烈撞击后，由液流撞击的机械能转化来的热能和汽泡凝结时放出的热能也助长了氧化腐蚀作用。

2）几何安装高度过高，或倒灌高度过低。由于水泵安装过高，在设计工况下运行，叶片进口背面出现低压区，当低于饱和蒸汽压力时，导致叶片背面发生汽蚀。

3）所输送的液体温度过高，则对应的饱和压力高，只要泵内最低点处的压力小于或等于该饱和压力，泵的汽蚀就会发生。

4）运行方式不当。当水泵流量大于设计流量时，叶轮进口相对速度的方向偏离设计方向，共夹角增大，叶片前缘正面发生脱流和漩涡，产生负压，可能出现汽化而引起叶片正面发生汽蚀。当流量小于设计流量时，叶轮进口水流相对速度向相反方向偏离，夹角减小，叶片进口背面产生脱流和漩涡，出现低压区，是导致叶片背面汽蚀的原因之一。

5）泵安装地点大气压力低。对于凝结水泵汽化，具体原因有很多种。如：泵内零、部件磨损、泵内空气未排尽、进口滤网堵塞、凝汽器水位低、循环水管路堵塞等，还要考虑凝结水温、凝结水含氧量等。

2.4 离心泵汽蚀原理

汽蚀现象从机理上来说是个非常复杂的过程，包括了介质在汽液两相变化时所引起的物理、化学、电学、力学以及声学等诸多现象。了解汽蚀产生的机理有助于离心泵设计、制造及使用。根据物理知识可以知道，对于某种液相介质，在一定温度下对应着一定饱和蒸汽压Pv，当介质压力小于Pv时就会发生汽化。(如图1为离心泵运转时，泵内介质的压力变化曲线）

图1.1 离心泵内的压力曲线

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从图上可以看出，介质进入泵入口后压力首先逐渐降低，在叶轮入口附近的K点压力降至最低为Pk，若Pk

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第三章 离心泵汽蚀的危害及预防措施

离心泵汽蚀是离心泵的一种常见故障，它会引发多种事故或不良现象，影响

泵或工作人员的正常作业。下面就讨论一下离心泵汽蚀现象以及它的危害和预防措施。

3.1 汽蚀现象对离心泵工作的影响

汽蚀会影响离心泵的正常运行，引发许多严重后果。 3.1.1 损坏过流部件

由于汽蚀过程中伴随着机械点蚀和电化学腐蚀，在离心泵的过流部件如叶轮、蜗壳等的金属材料表面逐渐产生许多小麻点，继而麻点不断发展扩大呈沟槽状或蜂窝状，严重时就会形成空洞，甚至造成叶轮的断裂，如图2.1所示为某离心泵产生汽蚀一段时间后的照片，可以看出汽蚀造成叶片表面的金属材料产生了剥落。因此，汽蚀会损坏离心泵的过流部件，甚至影响泵的使用寿命。

图3.1 汽蚀造成离心泵叶片材料的损坏

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