冯旭
哈尔滨石化分公司维修车间，黑龙江 哈尔滨 150056
摘 要:离心泵因其操作简易、运行平稳、性价比高及便于维修护理而广泛应用于工业领域和日常生活。水泵的气蚀一直是离心泵运行中的一个重要问题。泵一旦发生气蚀，其流量和扬程性能不仅会下降，还会表现出噪声、振动明显偏高，严重时甚至会使泵中液流中断，不能正常工作。汽蚀还会对泵的过流部件产生破坏，甚至影响管路系统。本文针对离心泵的气蚀现象，分析气蚀产生的原因及危害，探讨如何增强离心泵的抗气蚀性能，避免气蚀的发生，提高泵的运行效率。
关键词:离心泵 气蚀 气缚 措施 效率 性能
离心泵在启动过程和工作过程中如果操作不当或者液体在低压区气化，则会造成气缚和气蚀现象的发生。
离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很小，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以吸入液体，这样虽启动离心泵也不能完成输送任务，这种现象称为气缚。“气缚”现象发生后，泵无液体排出，无噪音，振动。为防止“气缚”现象发生，启动前应灌满液体。
离心泵工作时，在叶轮中心区域产生真空形成低压而将液体吸上。形成的低压越低，则离心泵的吸上能力越强，表现为吸上高度越高。但是，真空区压强太低，以致于低于气体的饱和蒸汽压，则被吸上的液体在真空区发生大量汽化产生气泡。含气泡的液体挤入高压区后急剧凝结或破裂。因气泡的消失产生局部真空，周围的液体就以极高的速度流向气泡中心，瞬间产生了极大的局部冲击力，造成对叶轮和泵壳的冲击，使材料受到破坏。把泵内气泡的形成和破裂而使叶轮材料受到破坏的过程，称为气蚀现象。“气蚀”发生时液体因冲击而产生噪音、振动、使流量减少，甚者无液体排出。为防止“气蚀”现象发生；泵的实际安装高度应不高于允许吸上高度。
从造成汽蚀和气缚的原因不同来看：气缚是泵体内有空气，一般发生在泵启动的时候，主要表现在泵体内的空气没排净；而汽蚀是由于液体在一定的温度下达到了它的汽化压力，可见和输送介质，工况有密切的关系。
1.气缚现象
1.1气缚发生的原因
离心泵在启动前没有灌满被输送的液体，或者是在运转过程中泵内渗入了空气，因为气体的密度小于液体的密度，产生的离心力小，无法把空气甩出去，泵壳内的流体在随电机作离心运动产生负压不足以吸入液体至泵壳内，泵象被“气体”缚住一样，失去了自吸能力而无法输送液体，称作离心泵的气缚现象。
1.2气缚产生的危害
泵打不出液体来，机组产生剧烈振动，同时伴有强烈刺耳的噪音，电机空转，容易烧坏电机。影响输送液体的效率和离心泵的正常工作。
1.3气缚的预防措施
启动前要灌泵并使泵壳内充满待输送的液体，启动时关闭出口阀。为防止灌入泵壳内的液体因重力流入低位槽内，在泵吸入管路的入口处装有止逆阀（底阀）；如果泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌泵。做好壳体的密封工作，灌水的阀门不能漏水，密封性要好。
2.气蚀现象
2.1气蚀发生的原因
当泵壳内吸入的液体在泵的吸入口处因压强减小恰好气化时，给泵壳内壁带来巨大的水力冲击，使壳壁象被“气体”腐蚀一样，该现象称为汽蚀现象。
造成汽蚀的主要原因有：
2.1.1进口管路阻力过大或者管路过细；
2.1.2输送介质温度过高；
2.1.3流量过大，也就是说出口阀门开的太大；
2.1.4安装高度过高，影响泵的吸液量；
2.1.5选型问题，包括泵的选型，泵材质的选型等。
2.2气蚀发生的位置
根据水泵汽蚀发生的部位不同，可将汽蚀分为以下四类：
2.2.1叶面汽蚀：叶面气蚀是发生在叶片表面的汽蚀，主要是因为水泵安装过高，或流量偏离设计流量过大时产生的汽蚀现象。其空泡形成和溃灭多发生在叶片的正面和背面或前轮盘内表面处以及叶片的根部。
2.2.2间隙汽蚀：间隙气蚀泵内水流通过突然变窄的间隙时，速度增加，局部压力下降，也会产生汽蚀。如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盖很大，导致高速回流，造成局部压降，引起间隙汽蚀(公众号:泵管家)。
2.2.3涡带汽蚀：涡带气蚀由于集水池，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。
2.2.4粗糙汽蚀：粗糙气蚀是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汽蚀，该汽蚀称为粗糙汽蚀。
2.3气蚀的危害
2.3.1使水泵性能恶化，汽蚀发生时将产生大量空泡，水中含有大量空泡时，破坏了水流的正常规律，使叶槽有效过流面面积减小，流动方向随之改变，能量损失增大，从而引起水泵流量、扬程和效率的迅速下降，汽蚀严重时甚至会出现断流(公众号)。
2.3.2损坏过流部件，水泵壁面在高强度冲击力的反复作用下，金属表面产生局部变形与硬化变脆，产生金属疲劳现象，使金属破裂与剥落。除力学作用外，还夹杂着水体中逸出的深入活泼气体（如氧气）对金属的化学腐蚀以及水体对金属的电化学腐蚀等。在综合作用下，水泵壁面起初是出现麻点，继而变成蜂窝状，严重时壁面会在短期内被击空。
2.3.3产生振动和噪声，气泡溃灭时，液体质点互相撞击，同时也撞击金属表面，产生各种频率的噪声，严重时可听见泵内有“劈啪”的爆炸声，同时引起机组振动。叶轮局部在巨大冲击的反复作用下，表面出现斑痕及裂纹，甚至呈海绵状逐渐脱落，降低了泵使用寿命。
所以噪声和振动也是用来判断汽蚀是否发生和消失的主要依据之一。
2.4气蚀的预防措施
2.4.1适当加大泵入口直径和叶轮入口直径，降低泵入口液体流速，降低NPSHr。或者直接采用双吸叶轮，因双吸叶轮相当于两个单吸叶轮的入口面积，同样流量条件进口流速可降低一倍。
2.4.2将叶片头部背面修薄，改善叶片入口排挤，降低NPSHr。或加装诱导轮，使液体进入叶轮前增加了一定压力能。
2.4.3泵选型时，遇到装置汽蚀余量低或介质易汽化时，泵尽可能采用低转速。
2.4.4管路系统设计时，泵的吸上高度尽可能低，条件许可就采用倒灌。配管时，适当缩短吸入管长度、增大吸入管径，在吸入路尽量减少不必要的阀门、弯头数量，以减少吸入管的管路损失。
2.4.5泵在接近汽蚀的状态下工作，如采用组织致密的抗汽蚀材料(铜合金、不锈钢等) 制造泵叶轮可以延长叶轮寿命。如用压延的钢板焊接的叶轮较铸造的叶轮抗汽蚀能力强。也可以利用非金属涂料采用环氧树脂、尼龙、聚胺脂等对叶轮进行涂层处理。
2.4.6对易汽化介质，做好管路的保温降温，避免所输送液体的温度升高。
2.4.7泵出现汽蚀又无法改变其工艺条件时，可在泵入口加装一个喷嘴，利用泵出口压力，使其高压液体回馈，以增大泵入口压力，减小汽蚀的可能性。
2.4.8泵在运行过程中，应利用泵出口阀控制流量在合理的范围。泵偏大流量运行时最容易出现汽蚀现象。操作中，不允许用吸入管路阀门来调节流量。
3结束语
离心泵的气缚和气蚀现象对于离心泵的影响是十分不利的。在日常使用离心泵前一定要按操作规程来进行，避免气缚现象的发生。同时要定期检查和维护离心泵的进出口管路以及叶片，防止气蚀现象的发生。
参考文献
[1]《现代泵技术手册》宇航出版社 关醒凡著.
[2]《叶片泵原理及水利设计》机械工业出版社查森著.