摘要：给水泵汽蚀是造成给水泵损坏的重要原因之一，汽蚀现象严重的影响了给水泵的效率以及使用寿命，由于给水泵是一直运行的，因此给水泵的维护和管理成为了工作中的重点。本人在工作中曾遇到许多给水泵由于汽蚀而引起的故障，很多给水泵因为汽蚀而报废，造成了巨大的资源浪费。结合我厂六台型号为SDZG560-160的高压给水泵和四台0.488Mpa定压运行的高压旋膜除氧器，本文主要介绍一下关于给水泵汽蚀的知识和危害，以及如何采取正确的措施来避免汽蚀的产生，从而延长给水泵的使用寿命。
关键词：给水泵；汽蚀；预防
1、汽蚀的定义
汽蚀是由于气泡的产生和气泡的破灭引起的。在给水泵的进口处，由于给水泵吸水形成的真空，加上叶轮高速运转使得该处的压力很低，当压力降到一定程度时，在此温度下的压力足以使水汽化，水就会蒸发汽化并形成大量的汽泡。当大量含有汽泡的液体向前涌动，流经高速运转的叶轮内高压区时，汽泡周围的高压液体相互挤压，使得汽泡急剧地缩小直至破裂，并且重新凝结成水。当气泡凝结破裂时，液体质点高速填充空穴，并在这一瞬间产生强烈的水击作用，以超高的冲击频率打击金属表面，这一冲击力最大可达几千个大气压，冲击频率达到每秒钟几万次。这个时候在给水泵中产生的汽泡涌入叶轮内高压区并产生破裂，使得过流部件受到破坏的过程就是给水泵汽蚀。
2、研究背景
汽蚀会导致给水泵内部发生局部高频高压水击，使泵的性能恶化、产生噪声和振动、叶轮和金属部件表面由于疲劳产生剥蚀；与此同时，有些活泼气体的存在，加上气泡凝结时所产生的局部高温，形成了金属表面发生的电化学腐蚀。汽蚀会严重影响给水泵的安全运行，因此要重点研究如何预防给水泵汽蚀。
3、汽蚀出现的因素
汽蚀余量是表示泵性能的一个参数，用符号h表示，或用NPSH表示。汽蚀余量又分为有效汽蚀余量（用NPSHa表示）和必须汽蚀余量（用NPSHr表示）。
在实际工作中，泵是否发生汽蚀，不仅与泵本身的汽蚀性能有关，还与泵的吸入装置有关。按照吸入装置条件所确定的汽蚀余量称为有效汽蚀余量或装置汽蚀余量，用NPSHa表示。由于泵本身的汽蚀性能所产生的汽蚀余量称为必需汽蚀余量或泵的汽蚀余量，因此用NPSHr表示。
NPSHa是吸入系统所提供的在泵吸入口大于饱和蒸汽压力的富余能量。NPSHa越大，泵抗汽蚀性能就越好。NPSHr是液体从泵吸入口至压力最低点的压降，NPSHr越小，泵抗汽蚀性能越好，可以降低对吸入系统提供的NPSHa的要求。NPSHa和NPSHr均随流量的变化而变化，一般NPSHr随流量的增加而增大，而NPSHa则随着流量的增加而减小。
NPSHa＝NPSHr时，泵开始汽蚀；
NPSHa＞NPSHr时，泵无汽蚀。
下列运行工况会导致给水泵汽蚀的发生：
（1）除氧器液位和压力较低，使给水泵入口压力降低；
（2）滤网差压较大、进水口堵塞，导致水流受阻；
（3）设计给水泵必须汽蚀余量较大，NPSHa＜NPSHr；
（4）给水泵再循环未自动打开，闷泵；
（5）给水泵过负荷运行；
（6）给水泵站进水管线的设计不合理，产生了偏流、涡流；
（7）给水泵安装地点的大气压力与设计偏差较大；
（8）进水管路过长，管径过细，附件过多，拐弯过多，导致水头损失过大；
（9）给水泵部分零件工艺不合格，如泵壳、叶轮内表面过于粗糙，对水流的阻力太大【1】。
4、给水泵汽蚀的检测方法
除了当给水泵被汽蚀破坏后通过外观可以看出，我们还可以采用泵体外振法、泵体外噪声检测法、超声波检测法等方法判断给水泵是否汽蚀。
4.1观察法
观察法就是指在事后用观察外表的方法，根据给水泵被破坏的表面等来进行判断。给水泵被腐蚀、汽蚀、铸造气孔、冲刷磨损等情况都会导致金属表面的形状与给水泵原本形状的不同。汽蚀破坏了金属表面，通常都是显现出蜂窝状，这是由于局部高速水打击了金属，从而使金属表面产生疲劳破坏。因此蜂窝孔通常都是与金属壳外部相通，多数的蜂窝孔与金属表面垂直。而铸造气孔通常都深藏在金属的内部，但是由于水流冲刷把金属内部的气孔呈在金属表面，有时会被误认为是汽蚀，可是当我们用机械法去除表面的气孔时，就会发现金属内部仍有气孔。冲刷磨损通常出现在与水流方向相同的沟槽内。
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4.2泵体外振法
泵体外振法就是通过加速度计探头来测量泵体振动频率的一种方法，这种方法十分简单，但是灵敏度较低。尤其对于大型泵，由于泵体刚度较大，对于泵内局部汽蚀引起的汽泡溃裂所产生的激振反应迟钝。因为泵上振动源比较多，所以汽蚀引起的振动往往都被掩盖在其它振动之中，因此，振动法只能作为现场监测汽蚀的辅助手段。
4.3泵体外噪声检测法
泵体外噪声检测法原理比较简单，操作时可以不与泵体接触。但泵体外噪声检测法受周围环境噪声的影响比较大。当噪声检测仪显示其强度达到最高时，这时给水泵汽蚀一般已达到了非常强烈的阶段，而此时人耳已能通过强烈的汽蚀爆裂声音判断给水泵工况。所以，泵体外噪声检测法并不适合生产现场监测汽蚀。
4.4超声波检测法
超声波检测法测量汽蚀调试方便，设备简单，并且不会受到其它环境噪声的干扰，对给水泵内汽蚀的发生和发展敏感性强。因此，超声波检测法是泵站现场监视汽蚀的一种常用方法[2]。
5、解决给水泵汽蚀的方法
通过以上对汽蚀产生、检测的分析，我们可以得出几个解决给水泵汽蚀问题的方法：
5.1合理设计入口管路和提高安装高度
合理设计入口管路，降低不必要的弯头和水平管道长度，使给水泵尽量安装在高除正下面；提高安装高度是改善给水泵汽蚀现象发生的最基本措施。工艺设计时，结合全厂脱盐水的工艺和经济性，合理设计给水泵入口管路和安装高度，提高有效汽蚀余量NPSHa。
5.2在泵的吸入口加装诱导轮或低转速的前置泵
在泵的吸入口加装诱导轮或前置泵，使其产生压力并对叶轮入口增压，从而提高泵的抗汽蚀性能。诱导轮的结构很简单，并且易于制造和安装，同时运行维修也方便，价格低，安装时需要一定的操作空间；在泵的吸入口加设诱导轮，会导致给水泵性能不稳定，所以需要进一步探索和研究。目前生产上大多数在给水泵的入口前加设前置泵，特别是大型电厂采用滑参数运行除氧器的机组。
5.3改进泵入口的结构参数
适当增大叶片入口宽度、加大叶轮进口直径。当叶片入口宽度和叶轮进口直径增大时，其叶轮进口绝对速度和相对速度均减小，泵的必须汽蚀余量NPSHr降低。但此时叶轮进口处的减漏环面积增大，泄漏量增加，泵的容积效率会降低，这一方案适于在离心泵的设计制造阶段。
5.4采用双吸式叶轮的给水泵
由于双吸式叶轮给水泵的汽蚀余量相比较于单吸泵的必须汽蚀余量NPSHr小，因此对于流量和转速相同的泵，现场应用时都尽量采用双吸式叶轮给水泵。
5.5优化工艺和设计
在工艺条件允许的情况下，改变泵的流量、扬程、转速及介质的操作温度等操作参数，可以改善汽蚀的发生。但由于工艺条件的限制，优化工艺操作条件具有很大的局限性，大部分情况下并不采用。在实际运行中，监视给水泵入口压力，在DCS上增设入口压力报警点、跳机点和滤网差压；合理操作，防止给水泵超负荷；在隔离和恢复给水泵运行时，保证再循环保持畅通，特别是并列运行的给水泵母管制机组。
另外，在设计采购给水泵时，可以采购较大的有效汽蚀余量的给水泵。
5.6提高过流部件材料的抗汽蚀能力
为了减轻汽蚀对给水泵过流部件的损坏，延长其使用寿命，往往选用抗汽蚀性能较强的材料。如采用铸锰、青铜、不锈钢及合金钢等材料铸造叶轮；或用聚合物涂复或激光喷镀过流部件表面以抵抗汽蚀破坏。另外，对过流部件表面进行精加工，提高其光洁度，也可减轻汽蚀的危害。
5.7及时进行涂敷与修复
如果大修时发现给水泵过流部件已出现剥蚀，可采用金属或非金属材料及时涂敷与修复。非金属材料包括环氧材料、复合尼龙和53-A涂料等。经验发现，经涂敷与修复后的页轮，抗剥蚀和磨损的能力均大大提高，延长了使用寿命提高了工作效率。此外，剥蚀和磨损伤痕还可采用补焊修复、车削剖光的方法处理，效果也很好【3】。
6、结语
汽蚀严重影响给水泵和整个热电厂的安全稳定运行，给生产带来较大危害。从工程设计阶段到正常生产过程中，优化设计，采取合理有效的措施，降低给水泵的必须汽蚀余量NPSHr，增大有效汽蚀余量NPSHa，防止汽蚀的发生，既保证了给水泵的正常运行，又减少了对工厂正常生产的影响。
参考文献：
[1]李勇峰. 水泵汽蚀处理技术研究进展[J]. 中国化工贸易，2014，（7）：27；
[2]吴家磊．离心泵的气蚀现象［J］．化学工程与装备，2009，（7）：42－43；
[3]顾世家．离心泵气蚀的危害及防范措施［J］．化工设计通讯，2013，（11）：142。
论文作者:谷度兴
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/6
标签：给水泵论文; 余量论文; 叶轮论文; 噪声论文; 体外论文; 入口论文; 压力论文; 《电力设备》2018年第28期论文;