离心泵叶轮的汽蚀破坏及设计优化

由于使用环境所限,水泵发生汽蚀不可能完全避免。本文中,笔者主要讨论离心泵的汽蚀及相关问题。衡量泵性能的主要参数有流量Q、扬程H、转速n、汽蚀余量NPSHr及功率P和效率η。汽蚀对泵的安全稳定运行有着巨大的威胁,因此如何避免泵在运行中出现汽蚀就成为水泵设计和运行中的重点问题。

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杨桂杰

刘华威

的阻断，泵的流量一程曲线急剧下降，成水泵的效率随着水扬造降低；于中、比转速的离心泵和混流泵 (>15,对高 0 )由于叶槽较宽，泡占据叶槽断面的某一部分 .此出现流量一程曲线气因扬

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较平坦的下降，效率的下降也较为缓慢，在达到突然断裂工况之前，流量一程曲线和效率曲线是逐渐降低的。扬 2流部件发生破坏。由于水锤的打击作用， .过使泵过流部件的表面产生塑性变形和硬化，生金属疲劳现象。材料性质变产脆，生剥蚀和裂纹，接影响到叶轮、叶等过流零件的强度。产直导

、

泵汽蚀现象

液体在泵过流部件内流动的过程中，当液体的绝对压力低

于当时温度下液体的汽化压力时，液体开始汽化并伴随着液体内溶解的气体的析出形成气泡，气泡随液体流到叶轮流道压力较高处时，泡周嗣的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破气裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴， 在此瞬问产生很强烈的水击作用，以很高的冲击频率打击金并属表面，击应力可达几十个兆帕，击频率可达每秒几万次，冲冲 水泵壁面在冲击力反复作用下致使金属表面因疲劳产生麻点和微小裂纹，而变成蜂窝状，种现象即为汽蚀。汽蚀破坏除具继这

长时间作用而形成麻点，进而形成裂隙，直到水泵的叶轮或泵壳被蚀坏，至形成断裂现象。在汽蚀过程中还伴有“甚电蚀”化学、腐蚀等现象。水中含固体颗粒较多时，伴随着

磨蚀的作用。还 3产生振动和噪音。发生汽蚀时，流互相碰撞和挤压， .水会产生剧烈的振动，成泵组零部件的破坏。伴随着强烈的水流造冲击，产生噪声，时会产生啸叫的噪音，及泵站中运行操而有危作人员的健康。 三、汽蚀的类型泵泵汽蚀一般可分为下列几种类型。 1叶型汽蚀。这是水泵普遍具有的汽蚀现象。是发生在叶 .片表面的汽蚀，蚀破坏区在水泵叶轮的叶片表面上，正面和汽在背面，为叶面汽蚀 ( 2。主要是因为水泵安装过高或倒灌称罔 )

有机械力作用外，同时还伴有电解、化学腐蚀等作用，而造成从过流部件的早期破坏。见图 1 ( )

高度不够，或流量偏离设计流量过大时产生的汽蚀现象。其空泡形成和溃灭多发生在叶片的正面和背而以及叶片的根部。

图 1水泵过流部件的早期破坏

在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵的汽蚀过程。水泵发生汽蚀后使金属表面产生麻点和微小裂纹并逐渐扩大，弱了叶片的强度，之产生破坏， 削继从而对泵的安全运行产生威胁。汽蚀除了对过流部件会产生破坏作用以外，会产生噪声和振动，导致泵的性能下降，程、还并扬效率降低，重时会使泵中液体中断，能正常工作。严不二、蚀对泵性能的影响及危害汽

汽蚀部位

图 2叶型汽蚀

离心泵在大流量时，面型汽蚀发生在 14 3叶、、几个部位，小流量时，生在 24、几个部位。轴流泵在大流量时叶面型汽蚀发、 1发生在叶片的正面，流量时发生在叶片的背面。小

1响泵的运转特性。当气泡受高压水流挤压，向气泡 .影冲中心时，由于很强的冲击碰撞，生剧烈的水锤使水泵的工作性产能恶化。表现为流量一程曲线和效率曲线的降低。在不同比扬

2间隙汽蚀。水泵在低负荷运行时，水流流经离心泵的回 .当流槽等缝隙时，流通过突然变窄的间隙，度增加而压强下水速降，会产生汽蚀。在离心泵的密封环及叶轮外缘间隙处，也亦会引起间隙汽蚀。

转速的泵内，流量一扬程曲线和效

率曲线的降低程度是不一样的。对于低比转速的泵 ( m<15, 0 )由于其叶槽流道狭长，度较宽

小，流量增加到开始发生汽蚀的 1况点时，泡迅速占据槽道当二气而积，至占据全部槽道，水流的连续性遭到破坏，甚使引起水流68 河南科技 2 1 .1 001上

3漩涡汽蚀。漩涡汽蚀是由于进水装置设计不当，成了水 .造泵进口处水流的紊乱和漩涡，生了涡带，大量的气体周期性产把