耐酸堿離心泵的汽蝕現象
作者：離心泵 來源：汽蝕 發布時間：2020-12-25
化工耐酸堿離心泵被廣泛應用于石化、冶金、水利、電力及核電等工業領域，在各種生產裝置中對液體介質進行動力輸送，其性能可靠性對于裝置的正常運行有著非常重要的作用。汽蝕是離心泵運行中的一個重要現象，是影響離心泵運行可靠性和使用壽命常見的問題，同時也是影響其向大流量、高轉速方向發展的一個巨大的障礙，因此汽蝕成為目前泵類研究中的一個重要課題。
一、汽蝕的危害
汽蝕會影響離心泵的正常運行，引發許多嚴重后果。
1、汽蝕致使泵產生噪音與振動
當發生汽蝕時，高頻的液體相互撞擊會產生各種噪音，嚴重時泵內會發出噼噼啪啪的爆炸聲，同時誘發泵機組的振動，而泵機組的振動又會加速氣泡的產生與破裂。當液擊的頻率與泵機組的固有頻率相同時，就會發生強烈的汽蝕共振，使振幅迅速增大，此時若要保護離心泵不會發生更大的破壞，就必須立即停車檢查。
2、汽蝕制約了離心泵的發展
隨著科技不斷進步，現代化工業要求離心泵要向大流量和高揚程發展，這就需要提高介質的流速，根據流體力學，液體流速越高，入口壓力損失越大，更加容易產生汽蝕。因此，提高泵抗汽蝕性能，研究汽蝕機理，是離心泵發展中的重要研究課題。
3、 汽蝕會使離心泵的性能下降
離心泵是通過葉輪的旋轉將能量傳遞給介質，轉化為介質的壓力能，但汽蝕會對葉輪和液體之間的能量傳遞造成嚴重干擾。當汽蝕發生時會在介質中產生大量的氣泡，堵塞了葉輪流道，并在局部產生漩渦，增大流動損失，使泵的流量、揚程和效率均有所下降，嚴重時還會導致斷流，使離心泵無法正常工作。汽蝕嚴重時離心泵的性能曲線上來看，在汽蝕比較嚴重時，各項性能指標發生陡降。
4、 汽蝕會損壞過流部件
在離心泵的過流部件中葉輪是受汽蝕影響大的零件，當發生汽蝕時，金屬材料表面會逐漸產生許多小麻點，繼而麻點不斷發展擴大呈蜂窩狀、溝槽狀，嚴重時就會形成穿孔，甚至造成葉輪的斷裂，嚴重影響泵的使用壽命。
二、汽蝕的產生原理
汽蝕是一種液體動力學現象，發生的根本原因在于液體在流動過程中出現了局部壓力降，形成了低壓區。根據物理學知識可以知道，對于某種液相介質，在一定溫度下對應著一定的飽和蒸汽壓Pv，當介質的壓力小于Pv時就會發生汽化。離心泵運轉時，介質進入泵吸入口后，在葉輪沒有對介質做功前，壓力是逐漸降低的，當壓力降低到該處相應溫度下的飽和蒸汽壓時，介質就會沸騰汽化，使原來流動的介質出現大量的氣泡，氣泡中包含著輸送介質的蒸汽以及原來溶解在介質中而逸出的空氣。當氣泡隨同液流從低壓區流向高壓區時，由于轉動的葉輪對介質做功，介質壓力迅速上升，當壓力大于該處相應溫度下的飽和蒸汽壓Pv時，氣泡又會重新凝結成為液相，瞬間形成大量的空穴，而周圍的液相介質以高速沖向空穴相互撞擊，使得空穴處的局部壓力陡增。這種液擊是一種高強度、高頻率的沖擊，其壓力可達數百個大氣壓以上，水擊頻率高達25000次/秒，材料壁面上因受到如此高頻率、高壓力的重復載荷作用而逐漸產生疲勞破壞。在某些工況下，泵送介質中可能溶解有活性氣體（如氧氣等），借助于介質由氣相凝結成液相時會釋放大量的熱量，對金屬產生電化學腐蝕，加速腐蝕破壞的速度，致使金屬表面出現麻點、穿孔甚至斷裂。這種在泵內出現的液相介質汽化、凝結、沖擊，以致金屬材料腐蝕破壞的現象總稱離心泵的汽蝕。
三、離心泵汽蝕的識別
汽蝕是造成離心泵的性能和效率下降的主要原因之一，及時識別出汽蝕的發生，便于采取相應的防范措施，實際生產中可根據如下幾種辦法判別是否發生了汽蝕。
1、根據噪音識別
汽蝕發生時由于液體撞擊會產生各種噪聲，并且當汽蝕嚴重時，可聽到泵內發出類似于爆竹的噼噼啪啪的聲音。我們可以據此作為汽蝕的判斷。
2、根據振動識別
離心泵的汽蝕伴隨著泵體的振動，因此可以在泵體上加振動傳感器，當泵運行時發現振動與正常有異，應該首先考慮是否發生了汽蝕。在實際生產中，我們可以根據經驗感覺出泵體振動的不同，從而初步判定是否產生了汽蝕。
3、根據揚程識別
這是一種簡單易行，且在業內得到廣泛應用的方法。當汽蝕發生時，離心泵的揚程會急劇下降。API610標準中，將離心泵揚程(對于多級泵而言是級揚程)下降3%，作為性能斷裂的標志，并依此判定離心泵的必需汽蝕余量NPSHr的數值。通常當離心泵特性曲線上揚程下跌3%時，我們認為這個點是其發生汽蝕的臨界點，但是在泵發生汽蝕的初始階段，離心泵揚程的變化并不是很明顯，而當揚程變化明顯時，汽蝕已經發展到了一定程度，所以用揚程來判斷離心泵的汽蝕具有一定的滯后性。
