一、汽蝕的產生原因

 

汽蝕是由液體（tǐ）汽（qì）化引起的，液體分子逸出液體表麵，成為氣體分子的過程，稱為“汽化”。液體的汽化程度與壓力的大小、溫度（dù）高低有關。溶解於液體中的氣體，在壓力和溫度變化（huà）時（shí）也會釋放出來，形成汽穴。當液體內部壓力下降（jiàng），低於液體在（zài）該溫度下的飽和蒸汽壓時，在局部區域形成汽泡或汽穴；而在壓力升高的地方汽泡突然被四周的壓力壓破，液流因慣性以極高的速度向汽泡的中心擠壓，對設（shè）備造成水力衝擊。這種微泡的產生、潰裂以及對過流表麵產生物理和（hé）化學（xué）作用的整個過（guò）程稱為汽蝕。

 

如果（guǒ）液體（tǐ）中不含（hán）任何雜質，即使在壓力很低時也不會發生（shēng）汽蝕。國外的汽蝕（shí）研究者（zhě）通過試驗（yàn）認為，超高純水的抗拉（lā）強度（dù）（即產生空穴的極（jí）限）遠遠超過通常的金屬材料的抗（kàng）拉強（qiáng）度。但通常的液體中總是含氣體或固（gù）體，這些雜質（zhì）成為汽蝕（shí）核子，在一定條件下誘發空穴的發生。含砂水流由於水與砂的比重不同（tóng），砂粒運動軌跡與流線脫離，可能會加速汽蝕的發生。

 

 

二（èr）、在役泵的汽蝕（shí）診斷方法

 

泵的使用者通常無法利用製造廠流量（liàng）一定時揚程的下降（jiàng）來判定汽蝕是否發生的方法。在役泵是否（fǒu）發生汽蝕（shí），除在汽蝕破壞後觀（guān）察（chá）法外可以采用（yòng）（1）超（chāo）聲波法；（2）泵體外噪聲法；（3）振（zhèn）動法等方法判斷。

 

觀察法：破壞表（biǎo）麵（miàn）觀（guān）察法是在事後觀察方法，根據破壞（huài）的表麵形狀（zhuàng）來進行判斷。由於汽（qì）蝕、鑄造氣孔、衝刷磨損、腐蝕等均（jun1）會造成金屬（shǔ）表麵形狀與理想形狀的不同。汽蝕（shí）破壞的金（jīn）屬表麵通常顯現蜂窩狀，它是由局部高速水打擊金屬而使金屬表麵疲勞破壞，所（suǒ）以蜂窩孔一般是與外部相通的，大多（duō）數（shù）的（de）坑（kēng）槽與金（jīn）屬表麵垂直。鑄造（zào）缺（quē）陷的疏鬆往往深藏在金屬內部，有時由於水流的衝刷（shuā）將金屬內部的疏鬆、氣孔呈於表麵而誤認為是汽蝕（shí），但當我們用機械的方法繼續去處表麵時會發現其內部（bù）仍有氣孔。衝刷磨損痕跡往往出（chū）現與水流方向（xiàng）相（xiàng）同的溝槽，但要（yào）注意有時（shí）有水流旋渦。

 

噪聲（shēng）法：泵體外（wài）噪聲法（fǎ）比較簡（jiǎn）單，可以不與泵體接觸。但由於噪聲法受周圍環境噪聲的影響較大，當顯示其強度最高時。一般水（shuǐ）泵汽蝕已達到非常（cháng）強烈的階段，這時人耳已能（néng）通過強（qiáng）烈的汽（qì）蝕爆裂聲判別汽蝕工（gōng）況。因此（cǐ），泵體噪聲法（fǎ）不太適合現場（chǎng）監測汽蝕的發生（shēng）。

 

振動法：這種方法是通過加速度計探頭測量泵體振動頻率的一種方法，方法簡單，但靈敏度較低。特別（bié）對於大泵，泵體剛度大。對泵內局部汽蝕（shí）引起的汽泡潰裂所產（chǎn）生的激振反（fǎn）應遲鈍，同時，泵上振源較多。由於汽蝕引起的振動常被掩沒在其它振動之中。因此，振動法隻適宜作為現場監測汽蝕的輔助手段。

 

超聲法：超聲（shēng）波法測量汽蝕方法簡單，調試方便（biàn），且不受其它環境噪聲的幹擾（rǎo），對汽蝕的發生和發展敏感性（xìng）強。因此，作為泵站現場監（jiān）視汽蝕是一種比較理想的方（fāng）法。

 

 

 

三、減輕在役泵的汽蝕破壞的方法

 

1、進（jìn）水池

 

在使用現場，對發（fā）生汽蝕（包括其它故障（zhàng））的泵查看進水池的流動（dòng）狀況（kuàng）是十分必要且又（yòu）方便易（yì）行的。如果池表麵能看到強力的（de）旋（xuán）渦，應該考慮加破渦板。

 

另外，管口與進水池的幾（jǐ）何尺寸（cùn）也應注意。如：管口離池壁的距離是否合適，是否有氣泡進（jìn）入泵吸入管（guǎn）(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徹底阻止汽蝕的發生。

 

解（jiě）台泵站對進水口改造，汽蝕浸蝕減少45%左右（yòu）。齊魯石化的劉克旺、孫敬河（hé）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（bú）穩定的8500、8000m3/h分別提高到穩定的9700、8200m3/h。

 

 

2、進水管（guǎn）路

 

進口管路（lù）的設置除應該盡量使管路損失小（如盡量少的彎頭和不必要的閥門）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年赤水天然氣化肥廠在（zài）循環泵進口橡膠膨脹（zhàng）接為1000mm，而管子為800mm。為此（cǐ）增加了放（fàng）氣管（guǎn），解決了由（yóu）於其阻造成的壓力下降，解決（jué）了汽蝕問題。

 

 

3、調整泵流量

 

新疆（jiāng）電力設計院王衛東建議由（yóu）於我國采用的原阻力計算公式（shì）來源於原蘇聯，其阻力計算值比實際的大，阻力計算宜采用新公（gōng）式進（jìn）行。否則，泵在大流量運（yùn）行容易發生汽蝕(《西北電力技術》2000)。

 

在水泵設計（jì）選型與實際有一定的（de）偏差時，水泵產生汽蝕和經濟運行可以通過切削葉輪來加以（yǐ）解決，以期達到消除（chú）汽蝕，運（yùn）行經濟的目的，實踐證明，這種方法確實行之有效。

 

 

4、利用引射結（jié）構

 

噴射裝置在原理上相當於液-液噴射泵。在泵的出口處引出一高壓水引到如圖所示的高壓水室內，高壓水通過環（huán）形噴嘴進入泵的吸入管內。高壓水與（yǔ）吸入管（guǎn）內的水（shuǐ）混合、交換能量，混合（hé）後的混合水能量相對於原吸入管的水能量增加，從而滿足泵（bèng）進口所必須的汽蝕餘（yú）量。

 

浙江大學的吳昱等人對此（cǐ）進行了介紹(浙江大學碩士學位論文2003年)，論文中介紹（shào）了引射裝置的引回流量宜控製在2%-5%之間。張德（dé）煌老（lǎo）先生在長沙（shā）曾采用過類似方法對100口徑的多級泵（bèng）進行試驗，取得了明顯效（xiào）果。其方（fāng）法是（shì）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（le）0.5~0.8m。

 

武漢大學的（de）郭迪龍等人介紹了一種射流－離心泵裝置。這種（zhǒng）裝置相當於射流泵與離心泵串聯工作，對大吸程的（de）泵十分有效，但一般不適（shì）合於在役泵的改造。

 

 

5、進（jìn）口補氣

 

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

 

武漢水利電力學院孫壽、顏錦文對補氣防（fáng）水泵汽蝕進行了研究並取得（dé）了一定效果，但同（tóng）時（shí）指出：補氣防治水（shuǐ）泵汽蝕，技術性很強，隻有（yǒu）補氣流量、補氣位置和補氣方式洽（qià）當，才能取得好的效果。否則（zé），會使泵的流量（liàng）、揚程和效率下（xià）降很多，引起不良後果。

 

 

6、采用抗汽蝕材料

 

不同（tóng）的材料抗汽蝕能力有十分明顯的區別。影響材料抗剝蝕能力的因（yīn）素很多，通常具有高硬度和（hé）高彈性的材料抗剝蝕能力較（jiào）強。國外推薦（jiàn）低碳鉻鎳合金鋼，如13Cr4N作為在汽蝕（shí）狀態下工作的水力機械材料，具（jù）有較好的抗剝蝕性能。

 

對無法避免（miǎn）汽蝕時采用耐汽（qì）蝕材料是有效的。如：淩城（chéng）泵站對7#和10#機組，葉輪室將原鑄鋼換為不鏽鋼（gāng），運行（háng）幾（jǐ）年未發（fā）現其實破（pò）壞斑痕。武定門站（zhàn）將鑄鐵改為QT42-10，使用壽命提高2倍以上。解（jiě）台（tái）泵站用鑄鐵與銅對比,銅葉輪抗汽蝕效果（guǒ）明顯。

 

 

7、葉輪保護層

 

對葉（yè）輪（lún）塗層（céng）的方（fāng）法比（bǐ）較常用，非金屬塗料（liào）塗敷采用環氧樹脂、尼龍粉、聚胺脂等。在流（liú）道表麵堆焊合金或噴塗合金的方法（fǎ）在對汽蝕破壞也取得了一定效果，如不（bú）鏽鋼焊條堆焊法（fǎ）、不鏽鋼（gāng）板鑲焊修補法、合金粉末（mò）噴（pēn）焊。

 

就非金屬和合金（包括不鏽鋼）的幾種方法比較。非金屬塗層方式（shì）經濟，但應當對其操作工藝（yì）嚴格（gé）控製，以防止塗（tú）層（céng）脫落的現象。采用合金粉末噴焊效果好但成本（běn）高，且（qiě）有些地方可能無（wú）法進行（háng）。

 

如：某泵站采用金屬（shǔ）合金粉末噴（pēn）焊處理的葉片（piàn），取得（dé）了較好的抗汽蝕效果，使用壽命可延（yán）長。中國（guó）長城鋁業公司郝百順用H-l對泵葉輪（lún）進行了耐汽蝕磨損塗層的應用研究。引灤工程大張莊泵站原泵（bèng）汽蝕嚴重，采用（yòng）柔軟陶瓷複（fù）合材（cái）料修複經過4年4000h的輸水檢查未發現汽蝕破壞。水利部（bù）鬆遼委察爾森水庫管理局王（wáng）明臣介紹了（le）TS216耐磨修補劑在水（shuǐ）輪機轉輪抗氣蝕中的應用效果良好。

 

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

 

 

8、修整葉片頭部（bù）

 

修整（zhěng）葉輪頭部對降低葉片進口的水流速度，減小葉輪進口排擠，提高泵的抗汽蝕能力是有效的。實踐證明盡（jìn）管進口葉片減薄，在汽蝕環境中常常（cháng）葉（yè）輪壽命更長。一般修整葉輪頭部是葉片頭（tóu）部背麵修薄，在靠近葉輪前蓋（gài）板多修一些。