一、汽蝕的產生原因

 

汽蝕是由液體（tǐ）汽化引起的，液體（tǐ）分子逸出液體表麵，成（chéng）為氣體分子的過程，稱為“汽化”。液體（tǐ）的汽（qì）化程度與壓（yā）力的大小、溫（wēn）度高低有關。溶（róng）解於液體中的（de）氣體（tǐ），在壓（yā）力和溫度變（biàn）化時也會釋（shì）放（fàng）出來，形成汽穴。當液體內（nèi）部壓力下降，低於液體在該溫度下的飽和蒸汽壓時，在（zài）局部（bù）區域形成汽泡或汽穴；而在壓力升高的地方汽泡突（tū）然（rán）被四周的壓力壓破，液流因（yīn）慣性以極高的速度向汽泡的中心擠（jǐ）壓，對設備造成水力衝擊。這種微（wēi）泡的產生、潰裂以及對過流表麵產（chǎn）生物理和化學作用的整個過程稱（chēng）為汽蝕。

 

如果（guǒ）液體（tǐ）中不（bú）含任何雜質，即使在壓力很低時也不會發生汽蝕。國外的汽蝕研究者通（tōng）過試驗認為，超高（gāo）純水的抗拉強度（即產生空穴的極限）遠遠超過通常的金屬材料的抗拉強度。但通常的液體中總是含氣體或（huò）固體，這些雜質成為汽蝕核子，在一（yī）定條件下誘發（fā）空穴的發生。含砂水流由於（yú）水與砂的比重不同，砂粒運動軌跡（jì）與流線（xiàn）脫離，可能（néng）會加速汽蝕的發生。

 

 

二、在役泵的（de）汽蝕（shí）診斷方法

 

泵的使用者通常無法利用製造廠流（liú）量一定時揚程的（de）下降來判定汽蝕是否發生的方法。在役泵是否發生汽蝕，除在汽（qì）蝕破壞後觀察法外可以采用（1）超聲波法；（2）泵體外噪聲法；（3）振動法等方法判斷。

 

觀察法：破（pò）壞表麵觀察法是在事後觀（guān）察方法，根據破壞的表麵形（xíng）狀來進行判斷。由於汽蝕、鑄造氣孔、衝刷磨損、腐（fǔ）蝕等（děng）均（jun1）會造成金屬表麵形狀與理想形狀的不同。汽蝕破壞的金屬表麵通常顯（xiǎn）現蜂窩狀，它是由局部高速（sù）水打擊金屬而使（shǐ）金（jīn）屬表麵疲勞破壞，所以蜂窩（wō）孔一般是與外部相通的，大多數的坑槽與（yǔ）金屬表麵垂直。鑄造缺陷的疏鬆往往深藏在（zài）金屬內部，有時由於水流的衝刷將金屬內部的疏鬆、氣孔呈於表麵而誤認（rèn）為是汽蝕，但當我（wǒ）們用機械的方法繼續（xù）去處（chù）表麵時會發現其內部仍（réng）有氣孔。衝（chōng）刷磨損痕跡往往出現與水流方向相同的溝槽，但要注意有時有水流旋渦。

 

噪聲法：泵體外噪聲法比較簡單，可以不與（yǔ）泵體接觸。但由於（yú）噪聲法受周圍環境噪聲的影響較大（dà），當顯示其強度最高時。一般水泵汽蝕已達到非常強烈的階（jiē）段，這時人耳已能通（tōng）過強烈的汽蝕爆裂聲判別汽蝕工況。因（yīn）此，泵體噪聲法不太適合現場監測汽（qì）蝕的發生。

 

振動法：這種方法是（shì）通過（guò）加速度計探頭測量泵體振動頻率（lǜ）的一種方法，方法簡單，但靈敏度較低。特（tè）別對於大泵，泵體（tǐ）剛度大。對泵內局部汽蝕引起的汽（qì）泡潰裂（liè）所產生（shēng）的激振反應遲（chí）鈍，同時，泵（bèng）上振源（yuán）較（jiào）多。由於汽蝕引起的振（zhèn）動常被（bèi）掩沒在其它振動之中。因此，振動法隻適（shì）宜作為現場監（jiān）測汽蝕的輔（fǔ）助手段。

 

超聲法：超聲（shēng）波法測量汽蝕方法簡單，調試方便，且（qiě）不受其它環境噪聲的幹擾，對汽（qì）蝕的發生和發展敏感性強。因此，作為泵（bèng）站現場監視汽蝕是一種比（bǐ）較理想的方法。

 

 

 

三、減輕（qīng）在役泵的汽蝕破壞的方法

 

1、進水池（chí）

 

在使用（yòng）現場，對發（fā）生汽蝕（包括其它故障）的泵查看進水池的流動狀況是十（shí）分必（bì）要且又方（fāng）便易行的。如果池表麵能看到強力的旋渦，應該考慮（lǜ）加破渦板。

 

另外（wài），管口與進水池的幾何（hé）尺寸也應注意。如：管口離池壁的距離是否合適（shì），是否有氣泡進入泵吸入管(公（gōng）眾號:泵管家)。

 

注意水池水位是必要的，抬高進水池（chí）水（shuǐ）位可以減輕甚至徹底（dǐ）阻止汽蝕的（de）發生。

 

解台泵站對進水口改造，汽（qì）蝕浸蝕減少45%左右。齊魯石化的（de）劉克旺、孫敬河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穩定的8500、8000m3/h分別提高到穩定的9700、8200m3/h。

 

 

2、進水管路

 

進口管路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（mén））外，讓進水管不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接為1000mm，而管子（zǐ）為800mm。為此增加（jiā）了放氣管，解決了由（yóu）於其阻造成的壓力下降（jiàng），解決了汽蝕問題。

 

 

3、調整泵流量

 

新疆電力設計院王衛東建議由於我國采用的原阻力計算公式來（lái）源於原蘇聯，其阻力計算值比實際的大，阻力計算宜（yí）采用新公式進行。否則，泵在大流量運行容易發生汽（qì）蝕（shí）(《西北電力技術》2000)。

 

在（zài）水泵設計選（xuǎn）型與實（shí）際有一定（dìng）的偏差時，水泵產生汽蝕和經濟運（yùn）行可以（yǐ）通過切削葉輪來加以解決，以期達到消除汽蝕，運行經濟的目的，實踐（jiàn）證明，這種（zhǒng）方法確實行之有效。

 

 

4、利用引射結構（gòu）

 

噴（pēn）射裝置在原理上相當於液-液（yè）噴射泵。在泵的出口處引出一高壓水引（yǐn）到如圖所示的高壓水室內，高壓水通過環形噴嘴進入泵的吸入管內。高壓（yā）水與吸入管內的水（shuǐ）混合、交換（huàn）能量，混（hún）合後的（de）混合水能量相對於原吸入管的水能量增（zēng）加，從（cóng）而滿足泵（bèng）進口所必須的汽蝕（shí）餘量。

 

浙江大學的吳昱等（děng）人對此進行（háng）了介紹(浙江大學碩士學位論文2003年)，論文中介紹了引射裝置的引回流量宜控製在2%-5%之間。張德煌老先生在長沙曾采用過類似方法對100口徑的多級（jí）泵進行試驗，取得了（le）明顯效果。其方法是（shì）用1/2的管將平衡盤後的水引至（zhì）泵進口，泵係統的裝置汽（qì）蝕餘量降（jiàng）低了0.5~0.8m。

 

武漢大學的郭迪龍等人介紹（shào）了一種射（shè）流－離心泵裝置。這種裝置相當於射流泵與離心泵串聯工作，對大吸（xī）程的泵十分（fèn）有效（xiào），但一般不適合（hé）於在役泵的改造。

 

 

5、進口補氣

 

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

 

武漢水利電力學院（yuàn）孫壽、顏錦文對補氣防水泵汽蝕（shí）進行了研究（jiū）並取得了一定效果，但同時指（zhǐ）出：補氣防治水泵汽蝕，技術性很強，隻有補氣流量、補氣位置和補氣方式洽當，才能取得好的效果。否則，會使泵的流量、揚程和效率（lǜ）下降很多（duō），引起不良後果。

 

 

6、采用抗汽蝕材料（liào）

 

不同的材料抗汽蝕能力有十分明顯的區別。影響材料抗剝蝕能（néng）力的因素很多，通常（cháng）具（jù）有高硬度和高彈性的材料抗剝蝕能力（lì）較強。國外推（tuī）薦低碳鉻鎳合金（jīn）鋼，如13Cr4N作為在汽蝕狀態下工作的水力機械材料（liào），具有較好的抗（kàng）剝蝕性能。

 

對無法避免汽蝕時采（cǎi）用（yòng）耐汽蝕材料是有效的（de）。如：淩城（chéng）泵站對7#和10#機組，葉輪室將原鑄鋼換為不鏽（xiù）鋼，運行幾年未發現其實破壞斑痕（hén）。武（wǔ）定門（mén）站將鑄鐵改為QT42-10，使用壽命提高2倍以上。解台（tái）泵站用鑄鐵與銅對（duì）比,銅葉輪抗汽蝕效果明顯。

 

 

7、葉輪保護層

 

對葉輪塗層的方法比較常（cháng）用，非金屬塗料塗敷采用（yòng）環氧樹脂、尼（ní）龍粉、聚胺脂（zhī）等（děng）。在流道表麵堆（duī）焊合（hé）金或噴塗合金的方法在對汽蝕破壞也（yě）取得了一定效果，如不（bú）鏽（xiù）鋼焊條堆焊法、不鏽鋼板鑲焊修補法、合金粉末噴焊。

 

就非金屬和合金（包括不鏽鋼）的幾（jǐ）種方法比較。非金屬塗層方式經濟，但應當對其操作工藝嚴格控（kòng）製，以防止（zhǐ）塗層脫落的現象。采用合金粉末噴焊效果好但成本高，且有些地方可能無法（fǎ）進（jìn）行。

 

如：某泵站采用金屬合金粉末噴焊處理的（de）葉片，取得了較好的抗汽蝕效果，使用壽命可延長。中國長城鋁業公（gōng）司郝百順用H-l對泵葉輪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汽（qì）蝕嚴重，采用柔軟陶瓷複合材料修複經過4年（nián）4000h的輸水檢查未發現汽蝕破壞。水利部鬆遼委察爾森水庫管理局（jú）王明臣介紹了TS216耐磨修補劑在水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（lǐ）後，抗汽蝕性能分別是噴焊工藝（yì）處理的1.3和1.5倍。

 

 

8、修整（zhěng）葉片（piàn）頭部（bù）

 

修整葉輪頭部對降低葉片（piàn）進口的水流速度，減小葉輪進口排擠（jǐ），提高泵的抗汽蝕能力是有效的。實（shí）踐證明盡管進口葉片減薄，在（zài）汽（qì）蝕（shí）環境中常常葉輪壽命更長。一般修整葉輪頭部是葉片頭部背麵修薄，在靠近葉輪前蓋板多修一些。