循环水泵汽蚀原因分析及防止措施

循环水泵汽蚀原因分析及防止措施

黄中俊

中电广西防城港电力有限公司广西防城港538002

摘要：近几年，我国科技发展的十分迅速，循环水泵被广泛应用。循环水泵为单级双吸离心泵。分析汽蚀的产生过程及危害，提出循环水泵汽蚀问题的防治措施，降低汽蚀发生的机率，提高循环水泵运行效率。

关键词：循环水泵；汽蚀原因；防止措施

引言

中电防城港电厂循环水装置循环水泵为单级双吸离心泵，型号为SLOW100-260b，设计参数：流量214m3/h，扬程50m，出口压力0.4MPa，可用汽蚀余量5.5mm，转速2950r/min，水位高3m。此泵是厂内循环水输送的关键设备，自投用以来，多次发生由于泵强烈振动而造成的停车事故，经解体检查，排除轴承、对中等检修质量因素，发现造成振动停车的主要原因是汽蚀。

1循环水泵汽蚀的概念

在循环水泵工作时，如某一部位压力降低到与水温相应的汽化压力时，水就会在该处发生汽化。汽化形成的气泡从低压区流向高压区，并在高压作用下破灭，高压水以极高的速度流向气泡原先占据的空间，产生巨大的冲击力。水泵内反复地出现液体汽化和凝聚过程而引起金属表面受到破坏的现象即为水泵汽蚀。

水泵汽蚀是由水的汽化引起的。水的汽化与温度、压力相关。在一定压力下，当温度升高到一定数值时，水开始汽化；在一定温度下，当压力降低到一定数值时，水同样会汽化。    

2汽蚀的产生

离心泵在运行过程中，由于叶轮高速旋转产生离心力，使泵的入口处压力降低，当吸入口处压力小于被输送液体的饱和蒸汽压时，液体将会汽化产生气泡，这些气泡随液体一起进入叶轮流道中，由于旋转的叶轮对液体做功，使液体能量逐渐增加，液体的压力又逐渐升高，液体中的气泡受压破裂，气泡四周的液体质点以很高的速度运动，质点相互撞击，在瞬间产生很高的压力和很强的水击波连续打击叶轮表面，金属表面逐渐因疲劳破坏，在叶片上产生蜂窝状的小块剥落。在所产生的气泡中，还有一些活泼气体，如氧气，借助气泡凝结时所放出的热量，对叶轮产生化学、电化学腐蚀与机械剥蚀，加快了叶轮的损坏速度。

3汽蚀现象带来的危害

（1）汽蚀现象会影响离心泵的使用性能。汽蚀现象对循环水泵使用性能所造成的影响是长期累积的结果，因为汽蚀现象的发生初始时期，对离心泵使用性能的影响并不明显，因此难以发现其存在，而往往当察觉到汽蚀现象的存在时，实际上其已经对离心泵的工作部件造成了一段时间的破坏，大量的气泡溃灭将离心泵的传送通塞堵塞，其工作效率、扬程、流量都会有非常明显的变化。

（2）汽蚀现象会影响循环水泵的正常工作。当循环水泵中出现了汽蚀现象时，由于气泡的破裂而导致液体与叶轮流道之间以及液体相互之间出现猛烈的撞击，这种撞击除发出很大噪声之外，还会引发离心泵的剧烈振动，进而会迫使离心泵停止运转。

（3）汽蚀现象会影响过流部件。在循环水泵的汽蚀现象发生当中，传送通道的金属表面会受到一定的撞击，并且伴有电化学腐蚀反应，这对于离心泵的过流部件而言，是极为恶劣的。在汽蚀现象的发生初始阶段，过流部件的金属表面会出现不规则的众多麻点，随着使用时间的增加，汽蚀现象逐渐加剧，使得过流部件金属表面的腐蚀现象愈发严重，甚至还会出现穿孔、破裂现象，带来不可预估的严重后果。

4循环水泵汽蚀发生主要原因

（1） 叶面汽蚀。叶面汽蚀主要是因为循环水泵安装位置过高，泵吸入口处有空气。气泡的形成和破灭多发生在叶片的正面和背面、前轮盘内表面处以及叶片的根部。

（2）间隙汽蚀。水泵内的水流通过突然变窄的间隙时，速度增加，局部压力下降时，也会产生汽蚀。如在轴流泵叶片外缘及泵壳之间的间隙内、离心泵密封环与叶轮外缘的间隙处，由于叶轮进水侧与出水侧的压差很大，导致高速回流，造成局部压降，引起间隙汽蚀。

（3） 涡带汽蚀。由于集水池、进水流道设计不良或水泵在非设计条件下工作，也可能在叶轮的下方产生自上而下的带状漩涡(简称“涡带”)，当涡带中心压力低于汽化压力时，该涡带即成为汽蚀带。

（4） 粗糙汽蚀。水流经过泵内凸凹不平的内壁面和过流部件时，在突出物的下游也容易产生局部负压而引发粗糙汽蚀。

（5） 轴承磨损或松动。

（6）叶轮堵塞或损坏。

（7） 循环水泵的吸入管和填料密封漏气。

5循环水泵汽蚀原因排查

（1）叶面汽蚀排查。当循环水泵运行时，开启振动大的循环水泵泵体放空气门，排出大量的水；但循环水泵仍然有振动、电流摆动及出口压力下降现象。就地测量冷却水塔水位为1.81 m。分析认为循环水泵泵体放空气门根部空气还未排净。提高冷却水塔水位至1.81 m以上后，停止振动大的循环水泵，重新向循环水泵注水。当循环水泵泵体放空气门见水后，再启动循环水泵，振动消失，循环水泵电流、出口压力正常。故确认冷却水塔水位在1.81 m以上时，才能将循环水泵的水注至循环水泵泵体放空气门根部，才能保证循环水泵内的空气全部排出。

（2）间隙汽蚀排查。停止循环水泵后，检查循环水泵内没有变窄的间隙，故排除间隙汽蚀。

（3）涡带汽蚀排查。检查集水池，进水流道设计良好，无带状漩涡，故排除涡带汽蚀。

（4）粗糙汽蚀排查。对发生汽蚀的循环水泵解体检查，发现原来铸铁的循环水泵轴承及叶片表面有大量的凸凹不平，引起了粗糙汽蚀。

（5）检查循环水泵轴承，无磨损或松动。

（6）拆开发生汽蚀的循环水泵泵体后，发现有杂物在循环水泵泵体内，造成了叶轮堵塞。

（7）检查发现循环水泵的吸入管和密封填料有漏气现象。

6预防循环水泵汽蚀的处理措施

6.1对泵的吸入装置与安装位置进行科学合理地设计

可适当增强吸进罐中的液面压力，降低循环水泵的安装高度，让循环水泵入口的有效汽蚀余量NPSHA达到足够大。②采取一定的措施，减少循环水泵吸入管道的阻力损失。③对循环水泵的结构进行一定的改进，使得必需汽蚀余量NPSHR能够足够小。④通过降低传送介质的温度，从而达到防止液体在循环水泵中汽化。

6.2循环水泵选型改进

①在确保流量、扬程不变，减小机泵转速，达到循环水泵抗汽蚀目的。②对循环水泵结构进行改进，提升泵的抗汽蚀性能。

过对循环水泵的结构进行一定的改进去提升自身的抗汽蚀性能，这同样是预防循环水泵产生汽蚀现象的有效措施。

6.3循环水泵材料改进

①选用合金铸铁等抗汽蚀性能较好的材料，如铝铁青铜、镍铬合金等材料，减轻汽蚀的破坏程度，进而提升循环水泵的使用寿命。②从工艺加工上，改善叶片表面的表面粗糙度、硬度，适当加大叶轮入口直径或者叶片入口边宽度，以达到叶轮进口流速减缓的目的。

6.4加装滤网并及时清扫

为了防止各种杂物进入循环水泵内，在循环水泵入口清污机前加装1道滤网，并根据滤网前后压差，及时清扫。

6.5更换轴承、打磨流道

为了提高循环水泵轴承的抗汽蚀性，将铸铁轴承改为强度和硬度高、韧性和化学稳定性好的钢轴承；为了提高流道表面光洁度，对流道进行打磨和清理，以提高通流部分抗汽蚀性能。

结语

汽蚀是影响离心泵运行和使用寿命的重要因素，因此无论是在离心泵的选用上，还是在实际的使用过程中，都应注意汽蚀所带来的影响。从而采取适当的措施，根据其机理，有效地降低或避免汽蚀现象的产生。

参考文献

[1]关醒凡.《现代泵技术手册》.宇航出版社.2010年9月版

[2]陈伟.《机泵选用》.化学工业出版社.2009-03