水泵汽蚀的原因及处理

　　一、什么是水泵汽蚀？

　　简单来说，汽蚀是液体在泵内流动时，局部压力降低到该温度下的饱和蒸汽压以下，导致液体汽化，产生大量微小气泡。这些气泡随液体流到高压区时，会迅速溃灭。气泡溃灭的瞬间会产生极高的局部冲击压力（可达数百甚至上千兆帕），持续不断地冲击泵的过流部件（如叶轮），就像“水锤效应”一样，造成材料表面的疲劳剥落和机械破坏。

　　二、汽蚀的危害

　　性能下降：产生大量气泡会堵塞流道，导致泵的流量、扬程（压力）和效率显著下降。严重时泵会“抽空”，完全打不出水。

　　过流部件损坏：叶轮、泵壳等金属表面被“啃食”，出现蜂窝状或海绵状的孔洞，最终导致部件报废。

　　振动和噪音：气泡的产生和溃灭过程会引起泵体和管路的剧烈振动和异常噪音。

　　缩短寿命：持续的汽蚀和振动会损害机械密封、轴承等部件，大大缩短泵的整体使用寿命。

　　三、汽蚀发生的原因（根本原因：有效汽蚀余量NPSHa < 必需汽蚀余量NPSHr）

　　这是一个核心概念。要避免汽蚀，必须保证 NPSHa > NPSHr。

　　NPSHa（装置汽蚀余量）：由泵的吸入侧管路系统决定的，表示液体从吸入液面到泵入口后，压力高出汽化压力的富余能量。它取决于安装条件。

　　NPSHr（必需汽蚀余量）：由泵本身的设计决定，表示泵为了防止汽蚀所需要的最小NPSHa。它是泵固有的性能，在泵的性能曲线图上可以查到。

　　导致NPSHa不足（即汽蚀发生）的具体原因包括：

　　进口管路问题

　　安装高度过高：对于泵安装在上方的吸水工况，安装高度（泵中心线到吸入液面的垂直距离）太高，是导致NPSHa不足的最常见原因。

　　进口管路阻力过大：管路太长、管径太小、弯头阀门过多，或者进口过滤器堵塞，都会增加摩擦损失，降低泵入口的压力。

　　进口管路漏气：接头、法兰等处密封不严，吸入空气，导致入口压力下降。

　　介质条件变化

　　输送介质温度过高：温度越高，液体的饱和蒸汽压越高，液体更容易汽化，导致NPSHa减小。

　　介质易汽化：输送的液体本身沸点较低（如热水、液化烃、热油等）。

　　流量过大：在高于额定流量下运行时，液体在叶轮入口处的流速加快，导致静压降低，NPSHr会增加，更容易发生汽蚀。

　　系统压力变化

　　吸入罐内压力过低：例如密闭罐的惰性覆盖气压力不足，或敞口罐的液面太低。

　　泵本身的问题

　　选型错误：泵的NPSHr值本身过高，而现场的NPSHa无法满足。

　　叶轮损坏或磨损：与设计工况不符，也可能诱发汽蚀。

　　四、如何判断汽蚀正在发生？

　　听声音：泵内传出“噼里啪啦”的爆裂声，像在泵里扔石子一样，这是最典型的特征。

　　观察振动：泵体和进出口管路出现不正常的剧烈振动。

　　看性能：流量、扬程和效率莫名其妙地下降，且无法通过调节阀门恢复。

　　查电流：电机电流波动大，且呈下降趋势。

　　五、汽蚀的处理与预防措施

　　处理思路的核心就是：想方设法提高NPSHa，或者想办法降低NPSHr。

　　（一）提高装置汽蚀余量NPSHa（改进系统和操作）

　　降低泵的安装高度：这是最有效的方法之一。在设计和安装时，尽可能降低泵相对于吸入液面的安装高度。对于输送易汽化液体的泵，常采用“倒灌”安装（即泵安装在液面以下）。

　　减少进口管路损失：

　　缩短进口管路长度。

　　使用更大管径的进口管。

　　减少不必要的弯头、阀门。

　　定期清洗和检查进口过滤器、底阀，防止堵塞。

　　增加吸入液面的压力：

　　对于密闭系统，可以提高吸入罐的压力。

　　在允许的情况下，降低介质的操作温度，以降低其饱和蒸汽压。

　　调整运行工况：在满足工艺要求的前提下，适当关小泵的出口阀门，降低泵的运行流量，使其在额定点附近工作，可以缓解汽蚀。

　　（二）降低泵的必需汽蚀余量NPSHr（改进泵本身）

　　重新选型或改造叶轮：

　　选择NPSHr值更低的泵，例如双吸式叶轮的泵，其抗汽蚀性能更好。

　　使用诱导轮：在主叶轮前加装一个类似螺旋桨的诱导轮，它能提高入口压力，显著改善泵的抗汽蚀能力。

　　采用抗汽蚀叶轮：例如使用更大直径的叶轮入口或特殊设计的叶轮。

　　对现有叶轮进行改造：在汽蚀不严重的情况下，可以对被汽蚀损坏的叶轮进行修光打磨，恢复其性能。但这只是一种补救措施。

　　（三）其他措施

　　采用耐汽蚀的材料：对于无法完全避免汽蚀的工况，可以选用更耐冲刷和腐蚀的材料来制造叶轮和泵壳，如不锈钢、 duplex不锈钢，甚至在表面堆焊硬质合金，以延长其使用寿命。

　　注入少量气体：有研究表明，向泵入口高压区注入少量空气，可以起到“气垫”缓冲作用，减轻气泡溃灭时对金属的冲击。但这需要精确控制，且可能影响泵的性能，应用不广。