水泵的汽蝕是由水的汽化所引起的。 水泵工作時(shí) ,如果水泵內(nèi)某點(diǎn)壓力降低到工作溫度下水的飽和蒸汽壓力水就開(kāi)始汽化 ,并且 ,水的這種汽化現(xiàn)象將隨泵殼內(nèi)壓力的繼續(xù)下降以及水溫的提高而加劇。

　　汽蝕開(kāi)始時(shí)一般都出現(xiàn)于水泵葉輪進(jìn)口的低壓區(qū) ,此時(shí)水大量汽化 ,同時(shí) ,原先溶解在液體中的氣體也自動(dòng)逸出 ,形成的氣泡中充滿(mǎn)蒸汽和溢出的氣體。當(dāng)氣泡隨水流進(jìn)入葉輪流道高壓區(qū)時(shí) ,因?yàn)闅馀輧?nèi)是汽化壓力 ,而氣泡外面水流的壓力卻比較大 ,氣泡在周?chē)邏旱淖饔孟峦蝗槐凰畨簤浩?,在氣泡破裂的瞬間 ,水流因慣性以高速?zèng)_向氣泡中心 ,在氣泡閉合區(qū)內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的局部水錘現(xiàn)象。試驗(yàn)證明 ,此種水錘所產(chǎn)生的沖擊頻率每分鐘可達(dá)2～ 3萬(wàn)次之多 ,并且集中作用在極微小的面積上 ,壓力可達(dá)到幾百個(gè)甚至幾千個(gè)大氣壓。 如此巨大的壓力頻繁作用下 ,連續(xù)打擊在葉輪或葉片的金屬表面 ,使金屬產(chǎn)生局部疲勞現(xiàn)象。在最薄弱部分 , 晶粒首先剝落 ,產(chǎn)生凹痕 ,凹痕的產(chǎn)生使應(yīng)力更加集中 ,然后堅(jiān)固的晶粒也隨著剝落。 這種破壞不斷惡化致使水泵的葉輪或葉片表面呈現(xiàn)蜂窩狀 ,金屬表面逐漸因疲勞而破壞 ,通常把這種破壞稱(chēng)為剝蝕。 除機(jī)械沖擊外 , 在所產(chǎn)生的氣泡中還夾雜有一些活潑氣體 (如氧氣等 ) ,借助氣泡凝結(jié)時(shí)所放出的熱量 ,對(duì)金屬起化學(xué)腐蝕作用。 機(jī)械腐蝕和化學(xué)腐蝕的共同作用 ,更加速了金屬的損壞速度。 這種現(xiàn)象便稱(chēng)為汽蝕現(xiàn)象。 水泵在嚴(yán)重的汽蝕狀態(tài)下運(yùn)行 ,發(fā)生汽蝕的部位很快就成為蜂窩或海綿狀 ,直到大面積脫落而破壞。

　　防止措施

　　為了防止和減輕汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生 ,除了從水泵構(gòu)造及制泵材料等方面加以改善外 ,還可以采取以下措施 :

　　1、正確確定水泵的安裝高度　水泵樣本中 ,對(duì)于各種水泵都給定了一個(gè)允許吸上真空高度Hs ,那么水泵的最大安裝高度則為 :

　　H ssma x = H s-∑ h s- V 2/ ( 2g )

　　式中 : H s s max -水泵的最大安裝高度 ( m )。

　　H s —樣本中給出的允許吸上真空高度值 ( m)。

　　∑ hs—吸水管段的水頭損失 ( m)。

　　V2 / ( 2g )—吸水管真空表處的流速水頭 ( m )

　　可以看出 ,此時(shí)計(jì)算出的是水泵的最大安裝高度 ,在設(shè)計(jì)泵站時(shí) ,如果滿(mǎn)足此式 ,則滿(mǎn)足離心泵葉輪進(jìn)口處的吸上真空度小于其允許值 ,就不會(huì)發(fā)生汽蝕。 但此式計(jì)算時(shí) ,設(shè)計(jì)水量是一定值 ,而實(shí)際運(yùn)行時(shí)水量在一定范圍內(nèi)會(huì)有波動(dòng) , H s s max就不是一個(gè)定值。為了安全起見(jiàn) ,適當(dāng)降低水泵安裝高度 ,是防止汽蝕發(fā)生的最有效措施。 對(duì)降低安裝高程不可能的泵站 ,或降低高 程經(jīng)濟(jì)上不合算 ,可考慮在某些工況 ,讓水泵在一定汽蝕下工作 ,并對(duì)泵部件采用耐汽蝕材料制造或噴鍍。

　　2、要有良好的進(jìn)水條件　應(yīng)避免在進(jìn)水池內(nèi)出現(xiàn)旋渦和偏流。 水泵進(jìn)口前應(yīng)有大于5倍進(jìn)水管直徑長(zhǎng)的直管段 ,使葉輪進(jìn)口流態(tài)均勻。 絕對(duì)不準(zhǔn)用進(jìn)水管閘閥調(diào)節(jié)流量 ,以免造成泵進(jìn)口壓力減少 ,流態(tài)混亂。 應(yīng)盡量縮短進(jìn)水管路的長(zhǎng)度 ,適當(dāng)加大進(jìn)水管的直徑 ,以減少水力損失。 對(duì)于大中型泵站進(jìn)水流道的型式和尺寸 , 應(yīng)保證產(chǎn)生最良好的水流條件 ,避免產(chǎn)生旋渦。 水流在進(jìn)人葉輪前要求流速和壓力分布均勻。 同時(shí)要注意進(jìn)水池的水位變化 ,在最低水位時(shí) ,若水泵工作點(diǎn)遠(yuǎn)離額定點(diǎn) ,應(yīng)采取調(diào)節(jié)措施。

　　3調(diào)節(jié)工況　在水泵運(yùn)行過(guò)程中 ,用調(diào)節(jié)水泵工作點(diǎn)的方法可以減輕汽蝕 ,對(duì)于離心泵適當(dāng)?shù)販p少流量 , 使工作點(diǎn)向左移動(dòng) ,增大 ( H s )值 ,對(duì)葉片可調(diào)的軸流泵、 導(dǎo)葉式混流泵 ,改變?nèi)~片的安裝角 ,使工作點(diǎn)移到 ( $ h)值較小的區(qū)域。

　　4、吸水側(cè)補(bǔ)氣　在水泵吸水側(cè)補(bǔ)入少量空氣 ,可以消除和減輕初生汽蝕所產(chǎn)生的噪音和振動(dòng) ,并減少汽蝕區(qū)的真空度。補(bǔ)入空氣量為流量的0 . 1%時(shí)對(duì)泵效率無(wú)影響 ,對(duì)減輕汽蝕現(xiàn)象的效果很顯著 ,補(bǔ)人空氣量較大時(shí) ,對(duì)泵效率影響很大。

　　5、增加吸水側(cè)壓力　在吸水管口裝設(shè)射流泵或噴嘴 ,這樣吸水管中部分動(dòng)能變?yōu)閴耗?,而提高了離心泵的吸上高度 ,水泵吸上高度增值△ H ,用下式計(jì)算 :

　　△ H = 0. 40 7H ( d / D吸 ) 7/ 3

　　式中 : H—水泵揚(yáng)程 ( m)。

　　d、D吸—噴嘴及吸水管直徑。

　　此法適用于水位變化大 ,而泵的安裝高程不能降低的泵站 ,但需要消耗一部分能量 ,同時(shí)也會(huì)減少水泵出水量 ,所以d / D吸 比值不宜過(guò)大。

　　6、采用耐汽蝕材料和涂料　采用耐汽蝕材料制造水泵部件 ,是抗汽蝕的一個(gè)重要措施。金屬材料耐汽蝕的順序?yàn)?:錫鉻鈷合金、 奧氏體不銹鋼、 鎳鉻合金鋼、 鎳鋁青銅鑄造物、 鑄鋼、 鍛鋼、 青銅、 鑄鐵、 鋁。

　　在水泵過(guò)流部件表面噴鍍耐汽蝕金屬材料 ,形成一層表面硬膜 ,以抵抗汽蝕破壞 ,比采用貴重的合金鋼要經(jīng)濟(jì)得多。此外 ,在水泵過(guò)流部件和已蝕壞部件用聚合涂料 (如以環(huán)氧樹(shù)脂為基礎(chǔ)的抗汽蝕耐磨材料及其他熱塑性涂料等 )進(jìn)行覆蓋和修補(bǔ) ,比采用金屬?lài)婂兏鼮榻?jīng)濟(jì)方便 ,其抗蝕耐磨效果也好。 當(dāng)已剝蝕的部件具有可焊性時(shí) ,也可用不銹鋼焊條補(bǔ)焊。