一、汽蝕的產生原因

 

汽蝕是由液體汽化（huà）引（yǐn）起（qǐ）的，液體分（fèn）子逸（yì）出液（yè）體表麵，成為（wéi）氣體分子的過程，稱為“汽化”。液體的汽（qì）化程度與壓力的大小（xiǎo）、溫度（dù）高（gāo）低有關。溶解於液體（tǐ）中的氣體，在壓力和溫度變化時也會釋（shì）放出來，形成汽穴。當液體內部壓力下降，低於液體在該溫度下的飽和蒸汽壓（yā）時，在局部區域形成汽泡或汽穴（xué）；而（ér）在（zài）壓力升高的地方（fāng）汽泡突然被四周的壓力壓破，液流因（yīn）慣性以極高的速度向汽泡的（de）中心擠壓，對設備造（zào）成水（shuǐ）力衝擊。這種（zhǒng）微泡的產生、潰裂以及對（duì）過流表麵產生物理和化學作用（yòng）的整個過（guò）程稱為汽蝕。

 

如果液體中不含任（rèn）何（hé）雜（zá）質，即使在壓力很（hěn）低時也不會發（fā）生汽蝕。國外的汽蝕研究者通過試驗認為，超高純水的抗拉強度（即產生空穴的極限）遠遠超過通常的金屬材料的抗拉強度。但通常的液體中總是含氣體或固體，這些雜質成為汽蝕核子，在一定條件下誘發空穴的發生。含砂水流由於水（shuǐ）與砂（shā）的比重不同，砂（shā）粒運動軌跡與流線脫離，可能會加速汽蝕的發（fā）生。

 

 

二、在役泵的汽蝕（shí）診斷方法（fǎ）

 

泵的使用者通常無法利用製造廠流量一定時揚程的（de）下降來判定汽蝕是否發生（shēng）的方法。在（zài）役（yì）泵（bèng）是否發生汽蝕，除在汽（qì）蝕破壞後（hòu）觀察法外可以采用（1）超聲波法；（2）泵體外噪聲（shēng）法；（3）振動法等方法判斷。

 

觀察法：破壞表麵觀察法是在事後觀察（chá）方法（fǎ），根據破壞的表麵形狀來進行判斷。由於汽蝕、鑄造氣孔（kǒng）、衝刷磨損（sǔn）、腐蝕等均會造成金屬表麵形（xíng）狀與理想形狀的（de）不同。汽蝕破（pò）壞的金屬表麵通常（cháng）顯現蜂窩狀，它是由局部高速水打擊金屬而使（shǐ）金屬（shǔ）表（biǎo）麵疲勞破壞，所以蜂窩孔一般（bān）是與外（wài）部相通的（de），大多數的（de）坑槽與金（jīn）屬表麵垂直。鑄造（zào）缺陷的疏鬆往往深藏（cáng）在金屬內部，有（yǒu）時由於水流的（de）衝刷將金屬內部的疏鬆、氣孔呈於表麵而誤認為是汽蝕，但當我們用機械的（de）方（fāng）法繼續去處表麵時會發現其內（nèi）部仍有氣孔。衝刷磨損痕跡往往出現（xiàn）與水流（liú）方向相（xiàng）同的溝槽，但要（yào）注意有時有水流旋渦。

 

噪聲法：泵體外噪聲（shēng）法比較（jiào）簡單（dān），可（kě）以不與泵體接觸。但由於噪聲法受周（zhōu）圍環境噪聲的影響較大，當顯示其（qí）強度最高時（shí）。一般水泵汽蝕已達到非（fēi）常強烈的階段，這時人耳已能通過強烈的汽蝕爆（bào）裂聲判別汽蝕工況。因此，泵體（tǐ）噪（zào）聲法不太適合現場監（jiān）測汽（qì）蝕的發生。

 

振（zhèn）動法：這種方法是通過加速度計探頭測量（liàng）泵體（tǐ）振動頻率的一種方法，方法簡（jiǎn）單，但靈敏度較（jiào）低。特別對於大泵，泵（bèng）體剛度大。對泵內局部（bù）汽蝕引起的汽泡潰裂所產生的激振（zhèn）反應遲鈍，同時，泵上振（zhèn）源較多。由於汽蝕引起的振動常被掩沒在其它振動之中。因此，振（zhèn）動法隻適宜作為現場監測汽蝕的輔助手（shǒu）段。

 

超聲法：超聲波法測量汽蝕方法簡單（dān），調試方便，且不受其它環境噪聲的幹擾，對汽蝕（shí）的發生和（hé）發展敏感性強。因此，作為泵站現場監視汽蝕是一種比較（jiào）理想的方法。

 

 

 

三、減輕（qīng）在（zài）役泵的汽蝕破壞（huài）的（de）方法

 

1、進水池

 

在使用現場，對發生汽蝕（包括其它故障）的（de）泵查看進水池的流動狀況是十分必要且又方便（biàn）易行的。如果池表麵能看到強力的旋渦，應該（gāi）考慮加破渦板（bǎn）。

 

另外，管口與進水池的幾何尺寸也應注意。如：管（guǎn）口離池（chí）壁的距離是否合適，是否有氣（qì）泡進入泵吸入管(公眾號:泵管家)。

 

注意水池水位是必要的，抬高進水池水位可以減輕甚至（zhì）徹底阻止汽（qì）蝕的發生。

 

解台泵站對進水口改造，汽蝕（shí）浸蝕（shí）減少45%左右。齊魯石化（huà）的劉克旺、孫敬河等人在循環泵進口添設破渦板後泵的汽蝕不再發生且流量從不穩定的8500、8000m3/h分別提高到穩定（dìng）的9700、8200m3/h。

 

 

2、進水管路

 

進口管路的設置除應該盡量使管路損失（shī）小（如盡量少的彎（wān）頭和不必要的閥門）外，讓進水管不（bú）得有高於泵進口的部位以防止管內積氣。

 

1995年赤水天然（rán）氣化肥廠在循環泵進口橡膠膨脹接為1000mm，而管子為（wéi）800mm。為此增加了放氣管，解決了由於（yú）其阻造成的壓力下降（jiàng），解（jiě）決了汽蝕問題。

 

 

3、調整泵流量

 

新疆電力設計院王衛東建議由於我國（guó）采用的原阻力計算公式來（lái）源於原蘇聯，其阻力計（jì）算值比實際的大，阻力計算（suàn）宜采用（yòng）新公式進行。否則，泵在大流量運行（háng）容易發生（shēng）汽蝕(《西北電力（lì）技術》2000)。

 

在（zài）水泵設計選型與實（shí）際有一定的偏差時，水（shuǐ）泵產生汽蝕和經濟運行可以通過切削葉輪來加以解決，以期達到消除汽蝕，運行經濟的目的，實踐證明（míng），這種方法（fǎ）確（què）實行之有效。

 

 

4、利用引射結構

 

噴射裝置在原理上相當（dāng）於（yú）液-液噴射泵。在泵的出口處引出一高壓水引到如圖（tú）所示的高壓水室內，高壓水通過環形噴嘴進入泵的吸入管內。高壓水（shuǐ）與吸入管內的水混合、交換能量，混合後的混合（hé）水能量相對於原吸入管的水（shuǐ）能量增加，從而滿足泵進（jìn）口所必須（xū）的汽蝕餘量。

 

浙（zhè）江大學的吳昱等人對此進（jìn）行了介（jiè）紹（shào）(浙江大學碩（shuò）士學位論文2003年)，論文中介紹了引（yǐn）射裝置的引回流量宜（yí）控製在2%-5%之間。張德煌（huáng）老先（xiān）生（shēng）在長沙曾采用過類似方法對100口徑（jìng）的多級泵（bèng）進行試驗，取得了明顯效果。其方法是用1/2的管將平衡盤後的水引至泵進口，泵係統的裝置汽蝕餘量降低了0.5~0.8m。

 

武漢大學的郭（guō）迪龍等人介紹了一種射流－離心泵裝置。這種裝置相當於（yú）射流泵與（yǔ）離心泵串聯工作，對大（dà）吸程的泵十分有效，但（dàn）一般不適合於在役泵的改造。

 

 

5、進口（kǒu）補氣

 

補氣的方法並不能防止汽（qì）蝕空穴的產生，但適當補（bǔ）氣會減（jiǎn）輕空穴破裂時產生對流道邊壁的破壞，補入的氣體象一層保護流道邊（biān）壁的海綿。這種方法在水輪機等中普遍采用，但向泵內補氣由於補氣量難於（yú）掌握使用非常少。

 

武漢水利電力學（xué）院孫壽、顏錦文對補氣（qì）防水泵汽蝕進行了研究並取得了一定效果，但同時指出：補氣防治水泵汽蝕，技（jì）術（shù）性很強，隻有補氣流量、補氣位置和補氣方式洽當，才能取得好的效果。否則，會使泵的流量、揚程和效率下降很多，引起不良後果。

 

 

6、采用抗汽蝕材料

 

不同的（de）材料抗汽蝕能力有十（shí）分明顯的（de）區別（bié）。影響材料抗剝蝕能力的因素很多，通常具有高（gāo）硬度（dù）和高彈性的材料抗剝蝕能力較強。國外推薦低碳（tàn）鉻鎳合金鋼，如13Cr4N作為在汽（qì）蝕狀態下工作（zuò）的水力（lì）機械材（cái）料，具有較好的抗剝蝕性（xìng）能。

 

對無法避免汽（qì）蝕時采用耐（nài）汽蝕材料是有效的。如：淩城泵（bèng）站對7#和10#機組，葉輪室將原鑄鋼換為不鏽鋼，運行幾年未發現其實破壞斑痕。武定門（mén）站將鑄鐵改為QT42-10，使（shǐ）用壽命提高2倍以（yǐ）上。解台泵（bèng）站（zhàn）用鑄鐵（tiě）與銅對比,銅葉（yè）輪抗汽蝕效果明顯（xiǎn）。

 

 

7、葉輪保（bǎo）護層

 

對葉輪塗層的方法比較常（cháng）用，非金（jīn）屬塗料塗（tú）敷采用環氧（yǎng）樹脂、尼龍粉、聚胺脂等。在流道表麵堆焊（hàn）合金或噴塗合金的方法在對汽蝕破壞也取得了一定效果，如不鏽鋼焊條堆焊法、不鏽鋼板鑲焊（hàn）修補法、合金粉末噴焊。

 

就非金（jīn）屬和（hé）合金（包括不鏽鋼）的幾種方法比較。非金屬塗（tú）層方式經濟，但應當對其操作工藝（yì）嚴格控製，以防止塗層脫落的現（xiàn）象。采用合金粉末噴焊效（xiào）果好但成本高，且有些地方可能無法進行。

 

如：某泵站采用金屬合金粉（fěn）末噴焊（hàn）處理的葉片，取得了較好的（de）抗汽蝕效果，使用壽（shòu）命可（kě）延長。中國長城鋁業公司郝百順用H-l對泵葉輪進行（háng）了耐汽蝕磨損塗層的應用研究。引灤工程（chéng）大張莊泵（bèng）站原泵汽蝕嚴重，采（cǎi）用柔軟陶瓷複合材（cái）料修複經（jīng）過4年4000h的輸水檢查未發現汽蝕破（pò）壞。水利部鬆遼委察爾森水庫（kù）管理局王明臣介紹（shào）了TS216耐磨修補劑在水（shuǐ）輪（lún）機轉輪抗氣蝕中的（de）應（yīng）用效果良好。

 

連雲港幣自來水公司馬援東（dōng）采用激光熔覆方法對鑄鐵和鑄鋼處理後（hòu），抗汽蝕性能（néng）分別是噴焊工藝處理的1.3和1.5倍。

 

 

8、修整葉片頭部

 

修整葉輪頭（tóu）部對降低葉片進口的水流速度，減小葉輪進口（kǒu）排擠，提高泵的抗汽蝕（shí）能力是有效（xiào）的。實踐證明盡管進口葉片減薄，在汽蝕環（huán）境（jìng）中常常葉輪壽（shòu）命更長。一般修整葉輪頭部是葉（yè）片頭部背麵（miàn）修薄，在靠（kào）近葉輪前蓋板多修一些。