淺談水泵氣蝕原因及應對措施

淺談水泵氣蝕原因及應對措施

一、運行工況介紹：

一級調節水池DN800及DN600出水管中心線標高爲224.7米，底部標高225米，頂部標高229.5米，水池高4.5米，出水管處設置有一水槽，底部標高223.5米，其中DN800及DN600出水管中心線標高爲224.7米。吸水槽底部標高是222.35米，頂部標高229.35米，水池高7米。目前運行工況一級調節水池水位液位計不得低於顯示3.5米時，生產水泵完全排盡空氣後啓泵補水。液位計顯示3.5米時實際測量水位是 米。

二、水泵氣蝕的形成

氣蝕又稱空蝕，是水利機械中的異常現象，是由於水中的氣化而引起的剝蝕作用。水和氣是可以互相轉化的，轉化的條件是溫度與壓力。水在水泵流道內流動，流道內的水流壓力是不斷變化的，在吸水口處壓力最低，達到500～600mm 汞柱，等達到了水在該溫度下的氣化壓力，部分流道的水就開始氣化，氣化的結果是使水流中產生許多氣泡，氣泡中充滿了水蒸氣和由於進口處產生漩渦而夾帶着大量氣體進入水泵葉輪室，氣泡隨着水流的流動，就會像無數個子彈頭一樣，頻率很高地連續不斷擊打葉片和葉輪外殼的金屬表面，使金屬產生局部疲勞現象，在最薄弱部分晶粒首先剝落，產生凹痕，凹痕的產生使應力更加集中，然後堅固的晶粒也隨着剝落，這種破壞不斷惡化致使水泵的葉輪和葉片表面呈現蜂窩狀。同時在氣泡中還夾雜着一些活潑氣體、如氧氣等，藉助氣泡凝結所釋放的熱量可使局部溫度升到200～300℃，對金屬表面起電化學腐蝕，更加快了金屬破壞速度。產生氣蝕的其他原因還有：流道表面不光滑，粗糙、葉輪淹沒深度不夠，機組長期在低的水位輸水運行，前池蓄水容積較小，進水口處的水面有漩渦產生，輸水運行條件複雜及土建、機械設計不合理等許多因素，使葉片和葉輪外殼出現氣蝕現象。

三、氣蝕的危害

氣蝕使水泵性能下降，水泵發生氣蝕時，因水流中含有氣泡，引起水泵工作性能的變化。此變化對不同比轉速的水泵有不同的特點。

對低比轉速的離心泵，由於其葉槽流道狹長，寬度較小，氣蝕剛開始時，氣泡佔據一定的槽道面積。水泵的揚程、功率和效率開始下降，但對泵的正常工作沒有明顯的影響。而當氣蝕發展到一定程度時，氣泡大量產生並迅速擴展到葉槽的整個寬度，使水流的連續性遭到破壞，水泵的揚程、功率和效率急劇下降，最後水泵停止出水

（1）過流部件的剝蝕。氣蝕對水泵過流部件的破壞是比較嚴重的。當水泵在氣蝕條件下運行相當長時間後，工作輪葉片上會出現點蝕，這時金屬損失的數量與工作輪材質及氣蝕的嚴重程度有關。當氣泡從液體中離析並被水流帶到高壓區後，由於氣泡四周的水流質點高速成向氣泡中心運動，這些氣泡如果在金屬表面附近破裂或凝結，則會於瞬間產生強烈而連續反覆的水擊。金屬表面在這種高壓力、高頻率的水擊作用下，逐漸產生疲勞而遭到破壞。氣蝕發展到一定程度時，氣泡大量增加，過流表面的材料遭到剝蝕後產生麻面，凹凸不平，使原表面形狀遭到破壞，甚至造成葉片的斷裂。

（2）氣蝕噪音和振動。在氣泡破裂和凝結時，隨着產生的壓力瞬時週期性的升高和水流質點彼此間的撞擊以及對泵殼、葉輪的打擊，使水泵產生強烈的噪音和振動。其振動可引起機組基礎或機座的振動。當氣蝕振動的頻率與水泵固有頻率接近時，還會引起共振。水泵越大，噪音和振動越大，強烈的振動會使機組零件和機房結構遭受破壞。

四、對防止和減輕氣蝕的幾點意見

爲了防止和減輕氣蝕現象的發生，除了從水泵構造及制泵材料等方面加以改善外，水泵在運行時應採取以下措施：

1.在泵組運行時，儘量提高一級調節水池的運行水位，禁止前池過低水位運行，來防止和減輕水泵的氣蝕問題。

2. 儘量減少進水管路水頭損失。縮短進水管路的長度，減少管路的附件，適當加大進水管的直徑。目前已經在設計、安裝已成事實時，將1#、2#泵組的進水管從進水閥前段用鋼管連通，來適當加大進水量。

3.要有良好的進水條件。進水池的水流要平穩均勻，不產生漩渦。在江東一站啓大泵補水期間要求水廠將406池儘量保持在中高水位運行，如不得低於3米。

4.將生產泵葉輪採用抗蝕材料。在水泵葉片表面打磨粗糙、光潔度不夠、波紋不標準、葉片出水邊厚薄不均，都會加速氣蝕破壞，對到貨的新葉輪仔細驗貨。同時可採用不鏽鋼材質、鑄鋼等材質葉輪可提高葉輪表面的抗氣蝕性能，減輕葉輪表面被氣蝕破壞的程度。

5、其他改進水泵氣蝕餘量的措施

爲防止氣蝕現象的發生，最主要的就是不使葉輪進口處的壓力過多降低，避免進口處壓力降低的措施有

(1) 儘量保證不要讓水泵在超過額定的轉速的情況下運行。防止壓力升高。

(2) 運行時應儘量使水泵在額定流量下運行，以避免液體脫離葉片壁，避免壓閥運行。

(3) 應該儘量減小水泵吸水管內的損失。例如增大管的口徑，縮短管的長度，以及減少閘閥或者適當的關小出口閥門。