淺談離心泵氣蝕判定因素的分析及預防

陶磊（實聯(lián)化工（江蘇）有限公司，江蘇淮安 223112）

淺談離心泵氣蝕判定因素的分析及預防

陶磊（實聯(lián)化工（江蘇）有限公司，江蘇淮安 223112）

離心泵的一種廣泛用于石油、煤化工業(yè)的考葉輪旋轉產生離心力以輸送流體介質的機械。因其運行可靠，維護方便等特點應用廣泛。但在長期運行過程中會發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，本文從理論出發(fā)，著重分析了離心泵氣蝕現(xiàn)象產生的原因，并給出了相應的預防措施。

離心泵氣蝕流體介質

離心泵是一種依靠葉輪旋轉產生離心力，進而對流體介質進行輸送的機械。在機械能傳遞給液體介質時，在葉輪附近會產生低氣壓，容易使該部分液體氣化，產生氣泡，氣泡在后續(xù)的運動中會對葉輪和其他部件造成損害。因此，采取有效手段減少離心泵的氣蝕是保護離心泵，延長離心泵使用壽命的有效手段。

1 氣蝕產生的原因和過程

宏觀上看，離心泵的葉輪通過高速旋轉的方式將自身的機械能轉化為流體介質的動能，將液體輸送出去。但是由于葉片的形狀和旋轉運動，會造成液體運動方向的突然改變，這樣，在葉片的非工作面上就會產生局部低壓。溫度一定是，壓力和液體的沸點成正相關關系，因此該處的部分液體會氣化產生氣泡。隨著運行時間的提高或者輸送介質的變化，低壓區(qū)面積擴大，氣泡產生量擴大。與此同時，溶解在液體中的活潑氣體也會逸出成為氣泡。這些氣泡在下一工作面的作用下會進入高壓區(qū)域，受壓后迅速消失產生空穴，在液體填補空穴的時候，會產生水擊現(xiàn)象，表現(xiàn)出振動、噪聲以及對液體介質的影響等。這一系列的現(xiàn)象就是離心泵工作時的氣蝕現(xiàn)象。由于氣蝕現(xiàn)象對離心泵過流部件壽命、輸送液體質量以及工作的穩(wěn)定性會造成嚴重影響，所以相氣蝕余量控制在一定范圍內十分必要。

2 氣蝕余量分析

氣蝕余量分為有效氣蝕余量和必需氣蝕余量。有效氣蝕余量是指液體通過吸入管到達泵吸入口后的高于氣化壓力Pv的能量，用NPSHa表示。必需氣蝕余量是由泵吸入口到達壓力最低處的壓力降值，用NPSHr表示。有效氣蝕余量由裝置系統(tǒng)決定，與泵本身無關。而必需氣蝕余量由泵本身的性能決定，并且，該參數一般由廠商測定，該數值越小，抗氣蝕能力越強。為了保證不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，要求APSHa大于NPSHr，并且要超過0.3m。

2.1 產生振動和噪聲

氣蝕產生的氣泡在潰滅和液化的過程中會造成流體之間以及流體對葉片表面的撞擊，通常會產生600Hz至2500Hz的寬頻噪聲甚至高頻超聲波。嚴重時會引起泵的共振，造成無法工作。

2.2 降低泵送性能

泵的機械性能平穩(wěn)連續(xù)地轉化成流體介質的動能是泵高效工作的表現(xiàn)，發(fā)生氣蝕現(xiàn)象時，葉輪和流體介質之間的能量交換收到干擾，打斷了工作的連續(xù)性，使流量、揚程等性能下降，降低了泵的工作效率，嚴重時甚至會造成葉輪損壞。

2.3 損壞過留部件

強烈的水擊會在葉片表面造成細微的傷痕，由于葉輪材料內部的不均勻性等缺陷，一旦表面發(fā)生損壞，在連續(xù)水擊的作用下，傷痕就會擴展出現(xiàn)溝槽、麻點等損害，繼而造成葉片和前蓋板穿孔，使揚程降低，效率下降，嚴重時甚至出現(xiàn)葉片斷裂的現(xiàn)象。

3 氣蝕診斷方法

3.1 噪聲法

噪聲法是判斷離心泵是否正常工作的最簡單辦法。氣蝕現(xiàn)象產生的水擊現(xiàn)象一般會造成非正常的運行聲音，因此，可以通過噪聲來判斷離心泵是否正常工作。但是，由于實際生產過程中，由于環(huán)境中雜音較多，因此并不能準確的注意到離心泵發(fā)生氣蝕的聲音。并且，當水擊聲已經可以被人耳分辨出來時，氣蝕現(xiàn)象往往已經產生很久，破壞已經產生。

3.2 振動法

振動法是利用加速度探頭對離心泵振動頻率進行檢測的一種方法。通過監(jiān)測離心泵的運行頻率，一旦出現(xiàn)頻率失常，由此判斷氣蝕現(xiàn)象。但是由于許多大型離心泵體積大，剛度大，振源多，氣蝕產生的振動對于整體來講微乎其微，因此，該方法敏感性欠佳。

3.3 超聲波法

超聲波法是監(jiān)視離心泵氣蝕現(xiàn)象的一種較理想的方法，由于環(huán)境噪音以及工作噪音中，超聲波的含量較少且波段固定，與氣蝕產生的超聲波差異性明顯，因此利用超聲波探測手段可以較準確的檢測氣蝕現(xiàn)象。同時由于其調試簡單，應用方便，因此是一種常用的有效手段。

4 如何防止氣蝕現(xiàn)象

4.1 對過流部件進行表面處理

氣蝕現(xiàn)象的作用機理和材料的疲勞破壞機理類似，一旦產生了最初的微笑裂紋，后續(xù)的破壞會出現(xiàn)的非?？臁Ｒ虼耍扇〈胧┮种谱畛醯钠茐氖亲顬橛行У霓k法。過流部件作為直接接觸流體的部件，在氣蝕過程中首當其中。因此，在不可避免發(fā)生氣蝕破壞的情況下，選用抗氣蝕材料或者對過流部件添加抗氣蝕涂層是較好的選擇。

4.2 改進泵結構設計

通過相關計算可知，增大管徑，減小管長可以減小液體流速，同時減少彎頭數量，從而減少液體亂流，并選擇合理的泵安裝高度可以提高有效氣蝕余量，使有效氣蝕余量大于必需汽蝕余量，從而減少氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

4.3 控制液體溫度和種類

在高速運動中，輸送液體對過流部件的化學影響速率加快，因而在對特殊液體進行輸送的時候，選擇適當的離心泵是避免氣蝕和離心泵損壞的首要注意事項。同時采取適當的冷卻措施，降低液體介質的溫度，從而降低其氣化壓力。尤其是在長時間泵送或者泵送液體溫度較高的情況下，這種方法可以有效的減少氣泡的產生，從而減少氣蝕現(xiàn)象。

5 結語

石油化工以及煤工業(yè)中對離心泵的應用非常之多，每年因氣蝕造成的損失嚴重，我們應該從氣蝕產生的原理和過程入手，采取針對性措施，晚上葉片形狀，改善葉片表面質量，優(yōu)化泵結構設計，從而減少甚至預防氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

［2］孫奇北，范開峰，阿斯汗等.離心泵氣蝕現(xiàn)象的分析及預防［J］.河南科技，2012，（12）.

［3］陳峰.離心泵汽蝕產生危害分析及防范措施［J］.中國化工貿易，2013，（1）：39-40.

?張健.離心泵的氣蝕及防止措施［J］.廣州化工，2011，39（6）：141-142.

10.3969/j.issn.1001-9677.2011.06.053.