[摘要]本文針對(duì)蘭州石化公司動(dòng)力廠供水部第一循環(huán)水場(chǎng)泵房一臺(tái)離心泵在運(yùn)行過程中出現(xiàn)嚴(yán)重汽蝕的問題，從泵產(chǎn)生汽蝕的機(jī)理及流體力學(xué)方面的基本公式，分析超流量對(duì)泵汽蝕的影響并總結(jié)出泵汽蝕的各種原因及其解決方法。
　　[關(guān)鍵詞]離心泵，汽蝕，原因，方法
　　1引言
　　離心泵是循環(huán)水場(chǎng)的主要設(shè)備，為整個(gè)循環(huán)水的流動(dòng)提供動(dòng)力。但是，在離心泵的使用和維護(hù)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(yùn)行得更穩(wěn)定，而且能夠延長離心泵的使用壽命。
　　蘭州石化公司動(dòng)力廠供水部離心泵都是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。當(dāng)啟動(dòng)離心泵后，泵軸帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，流體從葉輪獲得能量，并隨之旋轉(zhuǎn)。在離心力作用下流體在進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還作徑向運(yùn)動(dòng)，從葉輪中心被迅速甩向泵殼。流體進(jìn)入泵殼后由于流道增大，其速度減小，大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)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(dāng)泵內(nèi)流體自葉輪甩向泵殼時(shí)，在葉輪中心處形成低壓區(qū)，入口閥門處的流體在大氣壓力推動(dòng)下，經(jīng)吸入管吸入泵內(nèi)。只要葉輪持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，流體就會(huì)被連續(xù)不斷地吸入和排出，達(dá)到輸送流體的目的。
　　離心泵工作時(shí)，在葉輪中心區(qū)域產(chǎn)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(qiáng)，表現(xiàn)為吸上高度越高。但是，真空區(qū)壓強(qiáng)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(qū)發(fā)生大量汽化產(chǎn)生氣泡。含氣泡的液體進(jìn)入高壓區(qū)后急劇凝結(jié)或破裂。因氣泡的消失產(chǎn)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(chǎn)生了極大的局部沖擊力，造成對(duì)葉輪和泵殼的沖擊，使泵體的材料受到破壞。我們常把泵內(nèi)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(xiàn)象。
　　2008年4月14號(hào)，發(fā)現(xiàn)第一循環(huán)水場(chǎng)3#冷水泵振動(dòng)嚴(yán)重，有雜音，檢查發(fā)現(xiàn)，泵汽蝕嚴(yán)重，葉輪已被嚴(yán)重?fù)p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(yán)重。

　　圖1汽蝕破壞的葉輪
　　
　　圖2汽蝕破壞的葉輪
　　2設(shè)備的狀況及工況調(diào)查
　　蘭州石化公司動(dòng)力廠供水部第一循環(huán)水場(chǎng)3#離心泵泵是工業(yè)冷水泵，輸送的是工業(yè)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(zhuǎn)速是1480r/min。
　　第一循環(huán)水場(chǎng)分為西工系統(tǒng)和添加劑兩個(gè)系統(tǒng)。3#泵是是西工系統(tǒng)的冷水泵，為了滿足循環(huán)冷水的工藝要求，在開一臺(tái)冷水泵的時(shí)候，3#泵的實(shí)際流量最高可以達(dá)到4500m3/h，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了泵的額定流量。
　　3超流量對(duì)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(jīng)吸入管路到達(dá)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(rèn)為式中，即為泵的安裝高度，為吸入管內(nèi)的安裝流動(dòng)損失。將式3.2代入3.1，則有：
　　(3.3)
　　對(duì)于第一循環(huán)水場(chǎng)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(duì)于具體的裝置也是定值，根據(jù)沿程水頭損失Hf＝kVm(層流時(shí)，取m＝1，即沿程水頭損失與流速的一次方成正比；紊流時(shí)，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(dòng)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(dòng)損失增大，根據(jù)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(nèi)最低壓力點(diǎn)處的靜壓能量降低值，用表示如下：
　　m（3.4）
　　式中和為葉片進(jìn)口稍前的O截面上的液體絕對(duì)流速和相對(duì)流速，為絕對(duì)流速和相對(duì)流速引起的壓降能頭系數(shù)。為液體繞流葉片的壓降能頭系數(shù)，顯然，愈小，泵愈不易發(fā)生汽蝕。
　　顯然，在流量增大時(shí)，和增大，根據(jù)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(jù)泵發(fā)生汽蝕時(shí)泵內(nèi)最低壓力點(diǎn)的壓力等于液體輸送溫度下的飽和蒸汽壓力，將與聯(lián)成一式，則有
　　=
　　m（3.5）
　　式3.5即為離心泵發(fā)生汽蝕的判別式，亦稱為汽蝕基本方程式。這樣有：
　　>泵不發(fā)生汽蝕
　　=泵開始產(chǎn)生汽蝕
　　<泵嚴(yán)重汽蝕〔1〕
　　上面已經(jīng)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(jù)汽蝕的判別式，可以得出流量增大是導(dǎo)致泵的汽蝕原因之一。
　　4導(dǎo)致泵汽蝕的常見原因
　　導(dǎo)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(gè)方面：
　　（1）大流量引起葉輪進(jìn)口速度增加，從而引起泵進(jìn)口至葉輪以及進(jìn)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(nèi)部間隙增大引起內(nèi)部泄漏增加，使液體獲得附加能量，引起液體汽化；
　　（3）系統(tǒng)的變化引起進(jìn)口壓力損失（液位下降或進(jìn)口管路阻塞）；
　　（4）泵進(jìn)口系統(tǒng)中液體被意外加溫，引起泵進(jìn)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(xiàn)麻點(diǎn)，繼而表面呈現(xiàn)槽溝狀、蜂窩狀、魚鱗狀，嚴(yán)重時(shí)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(jīng)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(zhuǎn)換遭到嚴(yán)重的干擾，使泵的性能下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使液流中斷無法工作。

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