[摘要]本文針對蘭州石化公司動力廠供水部第一循環水場泵房一臺離心泵在運行過程中出現嚴重汽蝕的問題，從泵產生汽蝕的機理及流體力學方面的基本公式，分析超流量對泵汽蝕的影響并總結出泵汽蝕的各種原因及其解決方法。
　　[關鍵詞]離心泵，汽蝕，原因，方法
　　1引言
　　離心泵是循環水場的主要設備，為整個循環水的流動提供動力。但是，在離心泵的使用和維護中，有很多問題需要引起我們的注意。其中尤為突出的是離心泵的汽蝕問題。有效地防止離心泵的汽蝕，不僅能夠使裝置運行得更穩定，而且能夠延長離心泵的使用壽命。
　　蘭州石化公司動力廠供水部離心泵都是由電動機驅動的。當啟動離心泵后，泵軸帶動葉輪高速旋轉，流體從葉輪獲得能量，并隨之旋轉。在離心力作用下流體在進行圓周運動的同時還作徑向運動，從葉輪中心被迅速甩向泵殼。流體進入泵殼后由于流道增大，其速度減小，大部分動能轉化為靜壓能，使匯集到泵殼的流體形成高壓液流從泵的出口排出。當泵內流體自葉輪甩向泵殼時，在葉輪中心處形成低壓區，入口閥門處的流體在大氣壓力推動下，經吸入管吸入泵內。只要葉輪持續轉動，流體就會被連續不斷地吸入和排出，達到輸送流體的目的。
　　離心泵工作時，在葉輪中心區域產生真空形成低壓而將液體吸上。形成的低壓越低，則離心泵的吸上能力越強，表現為吸上高度越高。但是，真空區壓強太低，以至于低于液體的飽和蒸汽壓，則被吸上的液體在真空區發生大量汽化產生氣泡。含氣泡的液體進入高壓區后急劇凝結或破裂。因氣泡的消失產生局部真空，周圍的液體就以極高的速度流向氣泡中心，瞬間產生了極大的局部沖擊力，造成對葉輪和泵殼的沖擊，使泵體的材料受到破壞。我們常把泵內氣泡的形成和破裂而使葉輪材料受到破壞的過程，稱為汽蝕現象。
　　2008年4月14號，發現第一循環水場3#冷水泵振動嚴重，有雜音，檢查發現，泵汽蝕嚴重，葉輪已被嚴重損壞。如圖1和圖2。從圖中可以看出，離心泵葉輪有多處穿孔，葉輪損壞嚴重。

　　圖1汽蝕破壞的葉輪
　　
　　圖2汽蝕破壞的葉輪
　　2設備的狀況及工況調查
　　蘭州石化公司動力廠供水部第一循環水場3#離心泵泵是工業冷水泵，輸送的是工業冷水，水溫在26攝氏度以下，排出水壓力0.72MPa，額定流量是3600m3/h，額定功率是900KW，主軸轉速是1480r/min。
　　第一循環水場分為西工系統和添加劑兩個系統。3#泵是是西工系統的冷水泵，為了滿足循環冷水的工藝要求，在開一臺冷水泵的時候，3#泵的實際流量最高可以達到4500m3/h，這遠遠超過了泵的額定流量。
　　3超流量對泵汽蝕的影響
　　(1)有效汽蝕余量
　　有效汽蝕余量是指液流自吸液罐（池）經吸入管路到達泵吸入口后，高出汽化壓力所富余的那部分能量頭，用表示，即：
　　m（式3.1）
　　式中，分別為液流在泵入口處的壓力和速度，。
　　由伯努利方程可知
　　（式3.2）
　　可以認為式中，即為泵的安裝高度，為吸入管內的安裝流動損失。將式3.2代入3.1，則有：
　　(3.3)
　　對于第一循環水場3#冷水泵：是冷水池水面上的壓力，而冷水池是與空氣連通的，也就是大氣壓，所以，是定值。是水的輸送溫度下的飽和蒸汽壓力，也是定值。顯然對于具體的裝置也是定值，根據沿程水頭損失Hf＝kVm(層流時，取m＝1，即沿程水頭損失與流速的一次方成正比；紊流時，取m＝1.75～2.0，即沿程水頭損失與流速的1.75～2.0次方成正比)得出吸入管的安裝流動損失隨水的流速增大而增加的，在流量增大的情況下，水的流速增大，吸入管的安裝流動損失增大，根據公式3.3，有效汽蝕余量減小。所以隨流量的增大而減小。
　　（2）泵的必需汽蝕余量
　　泵的必需汽蝕余量是表示泵入口到葉輪內最低壓力點處的靜壓能量降低值，用表示如下：
　　m（3.4）
　　式中和為葉片進口稍前的O截面上的液體絕對流速和相對流速，為絕對流速和相對流速引起的壓降能頭系數。為液體繞流葉片的壓降能頭系數，顯然，愈小，泵愈不易發生汽蝕。
　　顯然，在流量增大時，和增大，根據公式3.4，泵的必需汽蝕余量增大。所以隨流量的增大而增大。
　　（3）汽蝕判別式
　　根據泵發生汽蝕時泵內最低壓力點的壓力等于液體輸送溫度下的飽和蒸汽壓力，將與聯成一式，則有
　　=
　　m（3.5）
　　式3.5即為離心泵發生汽蝕的判別式，亦稱為汽蝕基本方程式。這樣有：
　　>泵不發生汽蝕
　　=泵開始產生汽蝕
　　<泵嚴重汽蝕〔1〕
　　上面已經說明流量增大的情況下，有效汽蝕余量減小，必需汽蝕流量增大。再根據汽蝕的判別式，可以得出流量增大是導致泵的汽蝕原因之一。
　　4導致泵汽蝕的常見原因
　　導致泵汽蝕的原因很多，而有效汽蝕余量小于必需汽蝕流量是直接原因，而引起有效汽蝕余量降低的主要原因有如下四個方面：
　　（1）大流量引起葉輪進口速度增加，從而引起泵進口至葉輪以及進口管路中的壓力降增加；
　　（2）非常低的流量造成液體不正常升溫，液體從葉輪獲得能量，以及泵內部間隙增大引起內部泄漏增加，使液體獲得附加能量，引起液體汽化；
　　（3）系統的變化引起進口壓力損失（液位下降或進口管路阻塞）；
　　（4）泵進口系統中液體被意外加溫，引起泵進口液體汽化壓力升高。〔2〕
　　5汽蝕的危害
　　（1）汽蝕使過流部件被剝蝕破壞通常離心泵受汽蝕破壞的部位，先在葉片入口附近，繼而延至葉片出口。起初是金屬表面出現麻點，繼而表面呈現槽溝狀、蜂窩狀、魚鱗狀，嚴重時造成葉片或葉輪前后蓋板穿孔，甚至葉輪破裂，如圖1和圖2，3#泵葉輪上就已經有了多處穿孔。
　　（2）汽蝕使泵的性能下降汽蝕使葉輪和流體之間的能量轉換遭到嚴重的干擾，使泵的性能下降，嚴重時會使液流中斷無法工作。

 1/2    1 2 下一頁 尾頁