陶磊（实联化工（江苏）有限公司，江苏淮安 223112）

浅谈离心泵气蚀判定因素的分析及预防

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离心泵的一种广泛用于石油、煤化工业的考叶轮旋转产生离心力以输送流体介质的机械。因其运行可靠，维护方便等特点应用广泛。但在长期运行过程中会发生气蚀现象，本文从理论出发，着重分析了离心泵气蚀现象产生的原因，并给出了相应的预防措施。

离心泵气蚀流体介质

离心泵是一种依靠叶轮旋转产生离心力，进而对流体介质进行输送的机械。在机械能传递给液体介质时，在叶轮附近会产生低气压，容易使该部分液体气化，产生气泡，气泡在后续的运动中会对叶轮和其他部件造成损害。因此，采取有效手段减少离心泵的气蚀是保护离心泵，延长离心泵使用寿命的有效手段。

1 气蚀产生的原因和过程

宏观上看，离心泵的叶轮通过高速旋转的方式将自身的机械能转化为流体介质的动能，将液体输送出去。但是由于叶片的形状和旋转运动，会造成液体运动方向的突然改变，这样，在叶片的非工作面上就会产生局部低压。温度一定是，压力和液体的沸点成正相关关系，因此该处的部分液体会气化产生气泡。随着运行时间的提高或者输送介质的变化，低压区面积扩大，气泡产生量扩大。与此同时，溶解在液体中的活泼气体也会逸出成为气泡。这些气泡在下一工作面的作用下会进入高压区域，受压后迅速消失产生空穴，在液体填补空穴的时候，会产生水击现象，表现出振动、噪声以及对液体介质的影响等。这一系列的现象就是离心泵工作时的气蚀现象。由于气蚀现象对离心泵过流部件寿命、输送液体质量以及工作的稳定性会造成严重影响，所以相气蚀余量控制在一定范围内十分必要。

2 气蚀余量分析

气蚀余量分为有效气蚀余量和必需气蚀余量。有效气蚀余量是指液体通过吸入管到达泵吸入口后的高于气化压力Pv的能量，用NPSHa表示。必需气蚀余量是由泵吸入口到达压力最低处的压力降值，用NPSHr表示。有效气蚀余量由装置系统决定，与泵本身无关。而必需气蚀余量由泵本身的性能决定，并且，该参数一般由厂商测定，该数值越小，抗气蚀能力越强。为了保证不发生气蚀现象，要求APSHa大于NPSHr，并且要超过0.3m。

2.1 产生振动和噪声

气蚀产生的气泡在溃灭和液化的过程中会造成流体之间以及流体对叶片表面的撞击，通常会产生600Hz至2500Hz的宽频噪声甚至高频超声波。严重时会引起泵的共振，造成无法工作。

2.2 降低泵送性能

泵的机械性能平稳连续地转化成流体介质的动能是泵高效工作的表现，发生气蚀现象时，叶轮和流体介质之间的能量交换收到干扰，打断了工作的连续性，使流量、扬程等性能下降，降低了泵的工作效率，严重时甚至会造成叶轮损坏。

2.3 损坏过留部件

强烈的水击会在叶片表面造成细微的伤痕，由于叶轮材料内部的不均匀性等缺陷，一旦表面发生损坏，在连续水击的作用下，伤痕就会扩展出现沟槽、麻点等损害，继而造成叶片和前盖板穿孔，使扬程降低，效率下降，严重时甚至出现叶片断裂的现象。

3 气蚀诊断方法

3.1 噪声法

噪声法是判断离心泵是否正常工作的最简单办法。气蚀现象产生的水击现象一般会造成非正常的运行声音，因此，可以通过噪声来判断离心泵是否正常工作。但是，由于实际生产过程中，由于环境中杂音较多，因此并不能准确的注意到离心泵发生气蚀的声音。并且，当水击声已经可以被人耳分辨出来时，气蚀现象往往已经产生很久，破坏已经产生。

3.2 振动法

振动法是利用加速度探头对离心泵振动频率进行检测的一种方法。通过监测离心泵的运行频率，一旦出现频率失常，由此判断气蚀现象。但是由于许多大型离心泵体积大，刚度大，振源多，气蚀产生的振动对于整体来讲微乎其微，因此，该方法敏感性欠佳。

3.3 超声波法

超声波法是监视离心泵气蚀现象的一种较理想的方法，由于环境噪音以及工作噪音中，超声波的含量较少且波段固定，与气蚀产生的超声波差异性明显，因此利用超声波探测手段可以较准确的检测气蚀现象。同时由于其调试简单，应用方便，因此是一种常用的有效手段。

4 如何防止气蚀现象

4.1 对过流部件进行表面处理

气蚀现象的作用机理和材料的疲劳破坏机理类似，一旦产生了最初的微笑裂纹，后续的破坏会出现的非常快。因此，采取措施抑制最初的破坏是最为有效的办法。过流部件作为直接接触流体的部件，在气蚀过程中首当其中。因此，在不可避免发生气蚀破坏的情况下，选用抗气蚀材料或者对过流部件添加抗气蚀涂层是较好的选择。

4.2 改进泵结构设计

通过相关计算可知，增大管径，减小管长可以减小液体流速，同时减少弯头数量，从而减少液体乱流，并选择合理的泵安装高度可以提高有效气蚀余量，使有效气蚀余量大于必需汽蚀余量，从而减少气蚀现象的发生。

4.3 控制液体温度和种类

在高速运动中，输送液体对过流部件的化学影响速率加快，因而在对特殊液体进行输送的时候，选择适当的离心泵是避免气蚀和离心泵损坏的首要注意事项。同时采取适当的冷却措施，降低液体介质的温度，从而降低其气化压力。尤其是在长时间泵送或者泵送液体温度较高的情况下，这种方法可以有效的减少气泡的产生，从而减少气蚀现象。

5 结语

石油化工以及煤工业中对离心泵的应用非常之多，每年因气蚀造成的损失严重，我们应该从气蚀产生的原理和过程入手，采取针对性措施，晚上叶片形状，改善叶片表面质量，优化泵结构设计，从而减少甚至预防气蚀现象的发生。

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10.3969/j.issn.1001-9677.2011.06.053.