如何解决水泵汽蚀问题

泵在各个行业或领域中有着广泛的应用，是重要输送设备。其运行质量的安全性和稳定性不仅影响着连续生产，同时对能耗的影响也非常大。由于受设计、选材、安装等方面的影响，气蚀问题在相关领域较为普遍，甚至在部分企业表现的还较为严重。

一、给水泵发生汽蚀的原因:

1、除氧器水镇水位过低。

2、除氧器内部压力隆低。

3、给水泵再循环门误关或开得过小，给水泵打闷泵。

4、给水泵长时间在较小流量或空负荷下运转。

水泵汽蚀现象:水泵的汽蚀也就是泵体里产生气体了，泵体中有气体的话说会影响到水泵的性能，使水泵达不到相应的效果。

二、给水泵汽蚀危害:

1、汽蚀时传递到危害叶轮及泵壳的冲击波，加上液体中微量溶解的氧对金属化学腐蚀的共同作用，在一定时间后，可使其表面出现斑痕及裂缝,甚至呈海绵状逐步脱落。

2、发生汽蚀时，还会发出噪声，进而使泵体振动同时由于蒸汽的生成使得液体的表观密度下降，于是液体实际流量、出口压力和效率都下降，严重时可导致完全不能输出液体。

三、给水泵发生汽蚀处理方法:

索雷碳纳米聚合物材料是专门针对泵叶轮、泵壳等部位气蚀、冲刷现象而研发的一种新型材料，在泵工作中能够有效缓解因气蚀现象对泵本体内部金属材质造成的气蚀破坏，同时该材料具有优异的耐化学腐蚀性能和粘结力，保证缓解气蚀的同时避免了介质的腐蚀和涂层脱落问题。

该材料涂覆到叶轮表面以后，使其表面形成水力光滑表面，超光滑表面涂层表面光洁度是经过抛光后不锈钢的20倍，这种极光滑的表面减少了泵内流体的分层，从而减少泵内部紊流，降低了泵内的容积损失和水力损失，降低了电耗，达到降低水流阻力损失的目的，从而提高水泵的水力效率3%-10%，达到提高泵效的作用。

汽蚀余量是什么？什么是汽蚀现象

离心泵运转时，液体压力沿着泵入口到叶轮入口而下降，在叶片入口附近的K点上，液体压力pK最低。此后由于叶轮对液体作功，液体压力很快上升。当叶轮叶片入口附近的压力pK小于液体输送温度下的饱和蒸汽压力pv时，液体就汽化。同时，使溶解在液体内的气体逸出。它们形成许多汽泡。当汽泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面的液体压力高于汽泡内的汽化压力，则汽泡又重新凝结溃灭形成空穴，瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来，造成液体互相撞击，使局部的压力骤然增加(有的可达数百个大气压)。这样，不仅阻碍液体正常流动，尤为严重的是，如果这些汽泡在叶轮壁面附近溃灭，则液体就像无数个小弹头一样，连续地打击金属表面。其撞击频率很高(有的可达2000～3000Hz)，于是金属表面因冲击疲劳而剥裂。如若汽泡内夹杂某种活性气体(如氧气等)，它们借助汽泡凝结时放出的热量(局部温度可达200～300°C)，还会形成热电偶，产生电解，形成电化学腐蚀作用，更加速了金属剥蚀的破坏速度。上述这种液体汽化、凝结、冲击、形成高压、高温、高频冲击负荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为气蚀。

一、汽蚀对泵的影响

   当汽蚀发展到一定程度时，将影响水泵的性能并妨碍其正常运行。主要表现为以下几个方面：

1，泵的性能改变汽蚀初生时，对水泵外特性并无明显影响。汽蚀发展到一定程度后，汽泡还会堵塞叶轮槽道，使水泵的功率、效率、流量和扬程等参数会突然下降。当汽蚀充分发展后，水流的有效过流面积会减小很多，以致引起水流中断，不能工作。

2,，引起振动和噪声气泡破裂时，液体质点互相冲击，产生噪音和机组振动，两者互相激励使泵产生强烈振动，称为汽蚀共振现象。

3，过流部件表面由于连续的局部冲击，会使材料的表面逐渐疲劳损坏，引起金属表面的剥蚀，进而出现大小蜂窝状蚀洞；除了冲击引起金属部件损坏外，还会产生化学腐蚀现象，氧化设备。

此外，汽蚀过程是不稳定的，会使水泵发生振动和产生噪声。

二、水泵出汽蚀后处理办法

水泵出现汽蚀现象后可以从以下几个方面解决：

1、降低水泵安装高度（降低水泵吸程）

2、为水泵安装前置泵（增加水泵进口压力）；

3、为水泵加装诱导轮（增加水泵进口压力）；

4、在入口压力不足的情况下，降低其出口流量；

5、加装再循环系统。

6、改善流道，采用抗汽蚀性能更好的叶轮。

（1）泵体内连续的局部水击，会使材料表面逐渐疲劳损坏刁1起金属表面出现麻坑或剥蚀；另一方面，由于水的汽化，水中会分离出氧气，对金属部件产生氧化腐蚀。（2）汽蚀过程的不稳定，还会引起水泵产生振动和噪音；同时由于汽蚀时汽泡堵塞了叶轮流道，会造成流量和扬程的降低，严重时还会使输水中断。

汽蚀是液力机械中常见的故障之一，由于进口池或管路设计不合理，以及未充分考虑大气压、温度、介质气化压力的变化等常常因为汽蚀而引起泵的过早失效。已经安装服役的泵几乎没有办法完全克服泵本身汽蚀性能差造成的汽蚀破坏（《泵手册》第一分册）。本文将主要介绍减轻在役泵汽蚀破坏的方法，这些方法在实际应用中均取得了明显的效果。一、汽蚀的产生原因汽蚀是由液体汽化引起的，液体分子逸出液体表面，成为气体分子的过程，称为“汽化”。液体的汽化程度与压力的大小、温度高低有关。溶解于液体中的气体，在压力和温度变化时也会释放出来，形成汽穴。当液体内部压力下降，低于液体在该温度下的饱和蒸汽压时，在局部区域形成汽泡或汽穴；而在压力升高的地方汽泡突然被四周的压力压破，液流因惯性以极高的速度向汽泡的中心挤压，对设备造成水力冲击。这种微泡的产生、溃裂以及对过流表面产生物理和化学作用的整个过程称为汽蚀。如果液体中不含任何杂质，即使在压力很低时也不会发生汽蚀。国外的汽蚀研究者通过试验认为，超高纯水的抗拉强度（即产生空穴的极限）远远超过通常的金属材料的抗拉强度。但通常的液体中总是含气体或固体，这些杂质成为汽蚀核子，在一定条件下诱发空穴的发生。含砂水流由于水与砂的比重不同，砂粒运动轨迹与流线脱离，可能会加速汽蚀的发生。笔者在论文“泥浆泵的汽蚀及抗磨抗汽蚀材料”（《润滑与密封》1993）中进行了详细介绍。二、在役泵的汽蚀诊断方法泵的使用者通常无法利用制造厂流量一定时扬程的下降来判定汽蚀是否发生的方法。在役泵是否发生汽蚀，除在汽蚀破坏后观察法外可以采用（1）超声波法；（2）泵体外噪声法；（3）振动法等方法判断。观察法：破坏表面观察法是在事后观察方法，根据破坏的表面形状来进行判断。由于汽蚀、铸造气孔、冲刷磨损、腐蚀等均会造成金属表面形状与理想形状的不同。汽蚀破坏的金属表面通常显现蜂窝状，它是由局部高速水打击金属而使金属表面疲劳破坏，所以蜂窝孔一般是与外部相通的，大多数的坑槽与金属表面垂直。铸造缺陷的疏松往往深藏在金属内部，有时由于水流的冲刷将金属内部的疏松、气孔呈于表面而误认为是汽蚀，但当我们用机械的方法继续去处表面时会发现其内部仍有气孔。冲刷磨损痕迹往往出现与水流方向相同的沟槽，但要注意有时有水流旋涡。噪声法：泵体外噪声法比较简单，可以不与泵体接触。但由于噪声法受周围环境噪声的影响较大，当显示其强度最高时。一般水泵汽蚀已达到非常强烈的阶段，这时人耳已能通过强烈的汽蚀爆裂声判别汽蚀工况。因此，泵体噪声法不太适合现场监测汽蚀的发生。振动法：这种方法是通过加速度计探头测量泵体振动频率的一种方法，方法简单，但灵敏度较低。特别对于大泵，泵体刚度大。对泵内局部汽蚀引起的汽泡溃裂所产生的激振反应迟钝，同时，泵上振源较多。由于汽蚀引起的振动常被掩没在其它振动之中。因此，振动法只适宜作为现场监测汽蚀的辅助手段。超声法：超声波法测量汽蚀方法简单，调试方便，且不受其它环境噪声的干扰，对汽蚀的发生和发展敏感性强。因此，作为泵站现场监视汽蚀是一种比较理想的方法。另外，抚顺石油学院化工机械研究所赵会军介绍了用电测法预测离心泵汽蚀性能(《石油化工高等学校学报》1997)。三、减轻在役泵的汽蚀破坏的方法1、进水池在使用现场，对发生汽蚀（包括其它故障）的泵查看进水池的流动状况是十分必要且又方便易行的。如果池表面能看到强力的旋涡，应该考虑加破涡板。另外，管口与进水池的几何尺寸也应注意。如：管口离池壁的距离是否合适，是否有气泡进入泵吸入管。注意水池水位是必要的，抬高进水池水位可以减轻甚至彻底阻止汽蚀的发生。解台泵站对进水口改造，汽蚀浸蚀减少45%左右。齐鲁石化的刘克旺、孙敬河等人在循环泵进口添设破涡板后泵的汽蚀不再发生且流量从不稳定的8500、8000m3/h分别提高到稳定的9700、8200m3/h。2、进水管路进口管路的设置除应该尽量使管路损失小（如尽量少的弯头和不必要的阀门）外，让进水管不得有高于泵进口的部位以防止管内积气。1995年赤水天然气化肥厂在循环泵进口橡胶膨胀接为1000mm，而管子为800mm。为此增加了放气管，解决了由于其阻造成的压力下降，解决了汽蚀问题。3、调整泵流量新疆电力设计院王卫东建议由于我国采用的原阻力计算公式来源于原苏联，其阻力计算值比实际的大，阻力计算宜采用新公式进行。否则，泵在大流量运行容易发生汽蚀(《西北电力技术》2000)。在水泵设计选型与实际有一定的偏差时，水泵产生汽蚀和经济运行可以通过切削叶轮来加以解决，以期达到消除汽蚀，运行经济的目的，实践证明，这种方法确实行之有效。4、利用引射结构喷射装置在原理上相当于液-液喷射泵。在泵的出口处引出一高压水引到如图所示的高压水室内，高压水通过环形喷嘴进入泵的吸入管内。高压水与吸入管内的水混合、交换能量，混合后的混合水能量相对于原吸入管的水能量增加，从而满足泵进口所必须的汽蚀余量。浙江大学的吴昱等人对此进行了介绍(浙江大学硕士学位论文2003年)，论文中介绍了引射装置的引回流量宜控制在2%-5%之间。张德煌老先生在长沙曾采用过类似方法对100口径的多级泵进行试验，取得了明显效果。其方法是用1/2的管将平衡盘后的水引至泵进口，泵系统的装置汽蚀余量降低了0.5~0.8m。武汉大学的郭迪龙等人介绍了一种射流－离心泵装置。这种装置相当于射流泵与离心泵串联工作，对大吸程的泵十分有效，但一般不适合于在役泵的改造。5、进口补气补气的方法并不能防止汽蚀空穴的产生，但适当补气会减轻空穴破裂时产生对流道边壁的破坏，补入的气体象一层保护流道边壁的海绵。这种方法在水轮机等中普遍采用，但向泵内补气由于补气量难于掌握使用非常少。武汉水利电力学院孙寿、颜锦文对补气防水泵汽蚀进行了研究并取得了一定效果，但同时指出：补气防治水泵汽蚀，技术性很强，只有补气流量、补气位置和补气方式洽当，才能取得好的效果。否则，会使泵的流量、扬程和效率下降很多，引起不良后果。6、采用抗汽蚀材料不同的材料抗汽蚀能力有十分明显的区别。影响材料抗剥蚀能力的因素很多，通常具有高硬度和高弹性的材料抗剥蚀能力较强。国外推荐低碳铬镍合金钢，如13Cr4N作为在汽蚀状态下工作的水力机械材料，具有较好的抗剥蚀性能。郑州机械研究所陈岩进行了不同材料抗汽蚀性能的比较(《热加工工艺》2000)，结果如下表材料HT200QT400-15QT600-3ZG230-450ZG310-570失重mg961.4737.1481.1241155试验时间h15材料ZG40CrZG20SiMnZG1Cr18Ni9TiZG0Cr13Ni4MoZG0Cr13Ni6Mo失重mg139.9122.271.540.225.2试验时间h1530长沙水泵厂的朱旭仁提供的资料，其材料与汽蚀失重见下表材料HT200QT600-3ZG310-57018-8失重148.376.53316.3对无法避免汽蚀时采用耐汽蚀材料是有效的。如：凌城泵站对7#和10#机组，叶轮室将原铸钢换为不锈钢，运行几年未发现其实破坏斑痕。武定门站将铸铁改为QT42-10，使用寿命提高2倍以上。解台泵站用铸铁与铜对比,铜叶轮抗汽蚀效果明显。7、叶轮保护层对叶轮涂层的方法比较常用，非金属涂料涂敷采用环氧树脂、尼龙粉、聚胺脂等。在流道表面堆焊合金或喷涂合金的方法在对汽蚀破坏也取得了一定效果，如不锈钢焊条堆焊法、不锈钢板镶焊修补法、合金粉末喷焊。就非金属和合金（包括不锈钢）的几种方法比较。非金属涂层方式经济，但应当对其操作工艺严格控制，以防止涂层脱落的现象。采用合金粉末喷焊效果好但成本高，且有些地方可能无法进行。如：某泵站采用金属合金粉末喷焊处理的叶片，取得了较好的抗汽蚀效果，使用寿命可延长。中国长城铝业公司郝百顺用H-l对泵叶轮进行了耐汽蚀磨损涂层的应用研究。引滦工程大张庄泵站原泵汽蚀严重，采用柔软陶瓷复合材料修复经过4年4000h的输水检查未发现汽蚀破坏。水利部松辽委察尔森水库管理局王明臣介绍了TS216耐磨修补剂在水轮机转轮抗气蚀中的应用效果良好。连云港币自来水公司马援东采用激光熔覆方法对铸铁和铸钢处理后，抗汽蚀性能分别是喷焊工艺处理的1.3和1.5倍。8、修整叶片头部修整叶轮头部对降低叶片进口的水流速度，减小叶轮进口排挤，提高泵的抗汽蚀能力是有效的。实践证明尽管进口叶片减薄，在汽蚀环境中常常叶轮寿命更长。一般修整叶轮头部是叶片头部背面修薄，在靠近叶轮前盖板多修一些。2001年长沙水泵厂对流量5040m3/h，扬程17.5m的泵进行修整（同时对喉部修整），经试验发现汽蚀余量下降0.5左右。

1、循环水温度过高，导致真空泵在气蚀区域运行。http://www.jgby.com/pic/水温对抽气量的影响(1).jpg

2、水环真空泵长时间在极限真空度下运行，最容易发生气蚀。