浅谈水泵气蚀原因及应对措施

浅谈水泵气蚀原因及应对措施

一、运行工况介绍：

一级调节水池DN800及DN600出水管中心线标高为224.7米，底部标高225米，顶部标高229.5米，水池高4.5米，出水管处设置有一水槽，底部标高223.5米，其中DN800及DN600出水管中心线标高为224.7米。吸水槽底部标高是222.35米，顶部标高229.35米，水池高7米。目前运行工况一级调节水池水位液位计不得低于显示3.5米时，生产水泵完全排尽空气后启泵补水。液位计显示3.5米时实际测量水位是 米。

二、水泵气蚀的形成

气蚀又称空蚀，是水利机械中的异常现象，是由于水中的气化而引起的剥蚀作用。水和气是可以互相转化的，转化的条件是温度与压力。水在水泵流道内流动，流道内的水流压力是不断变化的，在吸水口处压力最低，达到500～600mm 汞柱，等达到了水在该温度下的气化压力，部分流道的水就开始气化，气化的结果是使水流中产生许多气泡，气泡中充满了水蒸气和由于进口处产生漩涡而夹带着大量气体进入水泵叶轮室，气泡随着水流的流动，就会像无数个子弹头一样，频率很高地连续不断击打叶片和叶轮外壳的金属表面，使金属产生局部疲劳现象，在最薄弱部分晶粒首先剥落，产生凹痕，凹痕的产生使应力更加集中，然后坚固的晶粒也随着剥落，这种破坏不断恶化致使水泵的叶轮和叶片表面呈现蜂窝状。同时在气泡中还夹杂着一些活泼气体、如氧气等，借助气泡凝结所释放的热量可使局部温度升到200～300℃，对金属表面起电化学腐蚀，更加快了金属破坏速度。产生气蚀的其他原因还有：流道表面不光滑，粗糙、叶轮淹没深度不够，机组长期在低的水位输水运行，前池蓄水容积较小，进水口处的水面有漩涡产生，输水运行条件复杂及土建、机械设计不合理等许多因素，使叶片和叶轮外壳出现气蚀现象。

三、气蚀的危害

气蚀使水泵性能下降，水泵发生气蚀时，因水流中含有气泡，引起水泵工作性能的变化。此变化对不同比转速的水泵有不同的特点。

对低比转速的离心泵，由于其叶槽流道狭长，宽度较小，气蚀刚开始时，气泡占据一定的槽道面积。水泵的扬程、功率和效率开始下降，但对泵的正常工作没有明显的影响。而当气蚀发展到一定程度时，气泡大量产生并迅速扩展到叶槽的整个宽度，使水流的连续性遭到破坏，水泵的扬程、功率和效率急剧下降，最后水泵停止出水

（1）过流部件的剥蚀。气蚀对水泵过流部件的破坏是比较严重的。当水泵在气蚀条件下运行相当长时间后，工作轮叶片上会出现点蚀，这时金属损失的数量与工作轮材质及气蚀的严重程度有关。当气泡从液体中离析并被水流带到高压区后，由于气泡四周的水流质点高速成向气泡中心运动，这些气泡如果在金属表面附近破裂或凝结，则会于瞬间产生强烈而连续反复的水击。金属表面在这种高压力、高频率的水击作用下，逐渐产生疲劳而遭到破坏。气蚀发展到一定程度时，气泡大量增加，过流表面的材料遭到剥蚀后产生麻面，凹凸不平，使原表面形状遭到破坏，甚至造成叶片的断裂。

（2）气蚀噪音和振动。在气泡破裂和凝结时，随着产生的压力瞬时周期性的升高和水流质点彼此间的撞击以及对泵壳、叶轮的打击，使水泵产生强烈的噪音和振动。其振动可引起机组基础或机座的振动。当气蚀振动的频率与水泵固有频率接近时，还会引起共振。水泵越大，噪音和振动越大，强烈的振动会使机组零件和机房结构遭受破坏。

四、对防止和减轻气蚀的几点意见

为了防止和减轻气蚀现象的发生，除了从水泵构造及制泵材料等方面加以改善外，水泵在运行时应采取以下措施：

1.在泵组运行时，尽量提高一级调节水池的运行水位，禁止前池过低水位运行，来防止和减轻水泵的气蚀问题。

2. 尽量减少进水管路水头损失。缩短进水管路的长度，减少管路的附件，适当加大进水管的直径。目前已经在设计、安装已成事实时，将1#、2#泵组的进水管从进水阀前段用钢管连通，来适当加大进水量。

3.要有良好的进水条件。进水池的水流要平稳均匀，不产生漩涡。在江东一站启大泵补水期间要求水厂将406池尽量保持在中高水位运行，如不得低于3米。

4.将生产泵叶轮采用抗蚀材料。在水泵叶片表面打磨粗糙、光洁度不够、波纹不标准、叶片出水边厚薄不均，都会加速气蚀破坏，对到货的新叶轮仔细验货。同时可采用不锈钢材质、铸钢等材质叶轮可提高叶轮表面的抗气蚀性能，减轻叶轮表面被气蚀破坏的程度。

5、其他改进水泵气蚀余量的措施

为防止气蚀现象的发生，最主要的就是不使叶轮进口处的压力过多降低，避免进口处压力降低的措施有

(1) 尽量保证不要让水泵在超过额定的转速的情况下运行。防止压力升高。

(2) 运行时应尽量使水泵在额定流量下运行，以避免液体脱离叶片壁，避免压阀运行。

(3) 应该尽量减小水泵吸水管内的损失。例如增大管的口径，缩短管的长度，以及减少闸阀或者适当的关小出口阀门。