摘 要：随着电力等工业的不断发展，对离心泵的要求不断增加。离心泵作为输送物料的一种转动设备，对连续性较强的化工装置生产尤为重要。因此，需要很多要求输送高温介质及高扬程的离心泵，而离心泵运转过程中，难免会出现各种各样的故障。本文针对离心泵的汽蚀现象，分析汽蚀产生的原因及危害，探讨如何增强离心泵的抗汽蚀性能，避免汽蚀的发生，提高泵的运行效率。
　　关键词：离心泵；汽蚀；维护
　　离心泵的用途十分广泛，如化工、采矿、火力发电，建筑消防、给排水等。水泵的汽蚀、磨蚀及其联合作用的破坏一直是水泵运行、维护及管理工作中的一个重要问题。泵在运行过程中，由于设计不合理、吸入口压力过低或输送液体温度过高等原因，会发生汽蚀。汽蚀对水泵危害很大，使离心泵不能正常工作，甚至停运.
　　1.离心泵的概述
　　1.1.离心泵的基本结构
　　离心泵的主要零件有叶轮、泵轴、泵体（泵壳）、泵盖、密封环、填料及填料压盖、托架等。基本部件是高速旋转的叶轮和固定的蜗牛形泵壳。通过泵体内高速旋转的叶轮对液体做功从而实现离心泵输送液体的目的。叶轮需在装配前进行静平衡实验，并保持其内外表面光滑以水流的摩擦损失。 叶轮内部叶片的弯曲方向决定了扬程的大小，泵轴利用联轴器和电动机相连接，将电动机的转矩传递给叶轮，是传递机械能的主要部件。泵体是离心泵的主体，与离心泵的安装轴承托架相连接起支撑固定作用。由于叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水从间隙处流向低压区，影响泵的出水量导致离心泵的效率降低；过小则造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。故而为了延长叶轮与泵壳的使用寿命，需在泵壳内缘和叶轮外缘结合处装置密封环，且密封间隙保持在0.25～1.10mm之间最为恰当。
　　1.2.离心泵的基本工作原理
　　离心泵工作时，叶轮由电动机驱动以1000～3000r/min的速度作高速旋转运动，迫使叶片间的液体也随之作旋转运动。同时，因离心力的作用使液体由叶轮中心向外缘作径向运动。液体在流经叶轮的过程中获得能量，并高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳内，由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转化为静压能，在达到较高的压强后沿切向流入压出管道。所以蜗形泵壳不仅是汇集由叶轮流出液体的部件，而且又是一个转能装置。
　　2.离心泵的汽蚀现象
　　由离心泵的工作原理可知，在离心泵叶轮中心附近形成低压区， 这一压强与泵的吸上高度密切相关。当贮液池上方压强一定时， 若泵吸人口附近压强越低，则吸上高度就越高。但是吸入口的低压是有限制的， 这是因为当叶片人口附近的最低压强等于或小于输送温度下液体的饱和蒸气压 时，液体将在该处气化并产生气泡，它随同液体从低压区流向高压区；气泡在高 压作用下迅速凝结或破裂， 此时周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占据的空 间，在冲击点处产生大的冲击压力，且冲击频率极高；由于冲击作用使泵体震动 并产生噪音， 且叶轮和泵壳局部处在极大冲击力的反复作用下， 使材料表面疲劳， 从开始点蚀到形成裂缝，叶轮或泵壳受到破坏，这种现象称为汽蚀现象。汽蚀发 生时，由于产生大量的气泡，占据了液体流道的部分空间，导致泵的流量、压头 及效率下降。汽蚀严重时，泵不能正常操作。因此，为了使离心泵能正常运转， 应避免产生汽蚀现象，这就要求叶片人口附近的最低压强必须维持在某一值以 上，通常是取输送温度下液体的饱和蒸气压作为最低压强。应予指出，在实际操 作中，不易确定泵内最低压强的位置，而往往以实测泵人口处的最低压强为准。
　　3.离心泵汽蚀的原因及类型
　　水的饱和蒸汽压力与水温有关。如果泵内的最低压力高于该温度的饱和蒸汽压力，水就不会在泵内汽化生成汽泡，水泵就不会发生汽蚀。所以，汽蚀是由水的汽化引起的。离心泵的汽蚀原因主要有以下几个方面：1）在水泵中，如果吸入系统中某一局部区域的绝对压力等于或低于被吸送液体温度相应的汽化压力，液体便发生汽化，从而发生汽蚀现象，从而造成泵叶轮、叶片表面的损坏。另外，溶解氧析出后对汽蚀区金属部件有氧化腐蚀作用。而汽蚀区液流发生猛烈撞击后，由液流撞击的机械能转化来的热能和汽泡凝结时放出的热能也助长了氧化腐蚀作用。2）几何安装高度过高，或倒灌高度过低。由于水泵安装过高，在设计工况下运行，叶片进口背面出现低压区，当低于饱和蒸汽压力时，导致叶片背面发生汽蚀。3）所输送的液体温度过高，则对应的饱和压力高，只要泵内最低点处的压力小于或等于该饱和压力，泵的汽蚀就会发生。4）运行方式不当。当水泵流量大于设计流量时，叶轮进口相对速度的方向偏离设计方向，共夹角增大，叶片前缘正面发生脱流和漩涡，产生负压，可能出现汽化而引起叶片正面发生汽蚀。当流量小于设计流量时，叶轮进口水流相对速度向相反方向偏离，夹角减小，叶片进口背面产生脱流和漩涡，出现低压区，是导致叶片背面汽蚀的原因之一。5）泵安装地点大气压力低。对于凝结水泵汽化，具体原因有很多种。如：泵内零、部件磨损、泵内空气未排尽、进口滤网堵塞、凝汽器水位低、循环水管路堵塞等，还要考虑凝结水温、凝结水含氧量等。 根据上述泵内发生汽蚀的原因，可以分为叶面、间隙和粗糙三种汽蚀类型。水泵安装过高，或流量偏离设计流量时所产生的汽蚀现象，其汽泡的形成和溃灭基本上发生在叶片的正面和反面，我们称之为叶面汽蚀。叶面汽蚀是水泵常见的汽蚀现象。在离心泵密封环与叶轮外缘的间隙处，由于叶轮进出水侧的压力差很大，导致高速回流，造成局部压降，引起间隙汽蚀。轴流泵叶片外缘与泵壳之间很小的间隙内，在叶片正反面压力差的作用下，也因间隙中的反向流速大，压力降低，在泵壳对应叶片外缘部位引起间隙汽蚀。水流经过泵内粗糙凸凹不平的内壁面和过流部件表面时，在凸出物下游发生的汽蚀，称为粗糙汽蚀。
　　4.离心泵的汽蚀及其解决措施
　　离心泵的汽蚀是一个严重影响离心泵工作并亟待解决的问题，我们必须针对此类现象采取积极措施将其解决，从而使离心泵得到最充分的发挥。提高离心泵抗汽蚀能力的措施如下：1）合理确定叶片进口边和前盖板形状。叶片进口边向叶轮进口外延，减少前盖板与叶轮轴线夹角，即减少液流从轴向到径向的过渡程度，缩短了从泵入口到叶轮入口的距离，减少了液流从轴向到径向的转弯损失，这些都可以减少压降系数，从而提高泵的抗汽蚀性能。但这样也并不是十全十美的，会增加叶轮铸造的难度和增大叶轮轴向尺寸。2）合理增大叶片进口冲角。通常推荐叶片进口冲角为3～15度，其结果可以增大叶片进口安放角，减少压降系数，从而既不影响泵的效率又可提高泵的抗汽蚀能力。3）采用双吸式叶轮。在泵流量一定的情况下，采用双吸式既可以使流经单侧叶轮的流量减少一半，从而降低每个叶轮进口平均流速、叶轮进口处液体的相对速度和流经绕过叶轮头部的压降系数，但这样会受到结构的限制。4）增加诱导轮。在离心泵叶轮前面增加一个叶片负荷很低的轴流式叶轮，即为诱导轮。诱导轮不同于一般的轴流式叶轮，它的轮毂比较小，叶片安放角也小，叶片数也少，叶栅密度大，这些特点使之具有很好的抗汽蚀性能。诱导轮产生的扬程能为后继的离心式叶轮起到增压作用，使离心泵叶轮入口不产生汽蚀。除诱导轮本身具有优良的抗汽蚀性能外，它距离泵入口很近，能较明显的减少从泵入口到叶轮进口间的能量降低值。由于诱导轮叶片间流道较长，且外缘处相对速度大，故而外缘处如果产生气泡，在外缘离心力作用下，压力较高，也不易发生汽蚀和“堵塞”流道，即诱导轮性能受气泡影响敏感程度较离心叶轮要低。是故增加诱导轮是提高离心泵抗汽蚀性能的一种好办法。5）安装前置泵。在大型高扬程泵前设计安装高压前置泵，可提高扬程泵的入口压力，增大吸入管道的有效汽蚀余量，从而优化前者的耐汽蚀性能。6）调整安装高度。降低泵的安装高度或提高入口容器的安装高度，从而预防汽蚀的产生。7）采用耐汽蚀（耐冲刷及耐磨损）的好材料。此措施不能直接提高耐汽蚀性能，但能使泵更加耐气泡侵蚀，虽治标不治本，但也可延长泵的使用寿命。这些材质的叶轮及流道可打磨，从而提高表面光洁度，减少液流漩涡的生成，减少诱发新气泡的机会，从而间接减少泵的汽蚀。8）改善泵的吸入装置，增加有效汽蚀余量。减少吸入管路压力损失（减少吸入管路的弯头及阀门数量，管路尽可能短而直），尽可能保证入口流体稳定流动，避免流道内产生涡流。9）调整转速。加装变频器，在满足生产需要的前提下，适当降低转速，从而减少汽蚀余量，进而减少泵汽蚀的可能性。不仅如此，适当降低泵的转速还能收到显著地节能效果。
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　　作者简介：王译晟（1985-），性别：男，籍贯：山西省运城市，工作单位：山东电力建设第三工程公司，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：动力工程。