水泵產生氣蝕的原因與解決方法

袁正芳

資陽區民主垸中心水利管理站 湖南 益陽 413052

氣蝕現象是水泵正常運作過程中需要認真面對的重要問題，在我國快速發展的過程中，氣蝕現象在很早以前就有研究，但是在具體研究的過程中很難對相關數據進行精準的檢查和記錄，這在很大的程度上提升了研究的難度，很多研究在時代的發展和科學技術不斷提升的過程中突顯出了不足，所以在實際發展中需要將氣蝕的控制和消除措施緊密結合，在具體發展的過程中應該充分利用現代化科學技術和機械設備，應用有效的方式延長水泵的實際使用壽命，保障水泵運作的經濟性原則和穩定運行的效果。

1 水泵的氣蝕現象概述

當液體的溫度處在某個范圍的時候，液體的壓力將會受到深遠的影響，當溫度的壓力小于氣化壓力的時候就會生產液體氣泡，其中產生的旗袍通常被稱為氣蝕。當氣泡運動到高壓處就很容易因為體積的減小而破滅，其中氣泡消失的現象通常被稱為其實潰滅現象。

水泵在實際運轉的過程中，葉輪內部的壓力存在著很大的差異，進口處壓力低、出口處壓力高是葉輪運轉過程中常見的現象。液體的氣壓溫度通常遵循物理上的變化原則，它會伴隨著溫度的升高而降低，二者在實際作用中相互制約。當壓力降低到氣化壓力之下的時候，液體氣化的現象就會因此發生，大量的整齊就會產生眾多氣泡，所以從氣泡產生到氣泡破滅對水泵部件造成影響的過程就是水泵發生氣蝕現象的過程。

2 水泵發生氣蝕現象的原因分析

2.1 傳統的氣蝕現象解釋探究

在水泵日常運轉的過程中，水泵中最低壓力被降低到收送液體的飽和蒸汽壓力的時候，液體就會因為溶解和蒸汽的現象導致大量的水還出現溢出的現象，蒸汽和氣體之間形成的小氣泡通常那個被稱為氣蝕現象。

水泵中的氣化現象通常會伴隨著壓力下降以及溫度升高的程度而發生變化，葉輪入口處的氣泡通常會向水流的方向而流動，當流動到高壓的地區就會因為壓力差的問題導致氣泡破裂和重新凝結，液體中的不同質點會從四周不同方向向中心氣泡加速運動。在凝結的過程中會因為質點的劇烈撞擊發生水錘的現象，瞬間就會產生幾十兆帕的壓力，產生的作用力會集中作用在小面積上，長時間的敲擊會導致金屬出現疲勞的現象，金屬表面會因此形成蜂窩狀，在應力集中的情況下會導致葉片與水泵的表面呈現出現裂縫的現象。然而在液體和蜂窩表面的間接接觸過程中，蜂窩的側壁和底部之間會產生相應的電位差，其中產生的化學腐蝕就會加快金屬腐蝕的速度，葉輪的金屬和水泵外殼的金屬表面也會因此遭受嚴重的腐蝕破壞，嚴重情況下將會將葉輪葉片的整體擊穿，進而會形成完成侵蝕的狀態。水泵葉輪進口處產生的危害通常被稱為氣蝕。

氣蝕現象的物理特點主要表現在速度高和瞬時性，氣蝕現象發生的全部過程都非常短暫，所以在日常觀察的過程中，盡管是借助于現代化速度最快的攝影機也很難有效地捕捉氣蝕現象發生的細節，所以就目前對氣蝕現象的研究來看，大多數的氣蝕性質推測都是建立在氣蝕現象的發生的效應進行的，并不是直接觀察氣蝕現象的本身，所以很多的研究推斷在實際應用中還存在著很多缺陷。

2.2 現代化發展對氣蝕現象的解釋探究

水泵在實際應用的過程中都會因為管路布置方式和輸送介質的差異性導致在檢修過程中出現不同程度的氣蝕現象，這對水泵的正常運作存在著很大的影響，然而這樣的現象和水泵的輸送介質、水泵運行工況存在著很大的聯系。

2.2.1 產生氣蝕現象的原因探究

在水泵實際應用的過程中，水泵安裝中吸入口出的測壓孔處真空值超過規定的最大真空度就會出現氣蝕現象，所以氣蝕現象的出現和真空度存在著很大的關系，在具體應用的過程中需要嚴格按照相應的規范進行操作。水泵運作過程中輸送介質的差異性也會導致不同程度的氣蝕現象，例如在液體中摻雜泥沙就會導致嚴重的氣蝕現象，同時液體中含有大量氣泡也會導致嚴重的氣蝕現象。

就目前的水泵的設計和應用現狀來看，大多數的水泵設計者在實際應用的過程中會追求較小的整體尺寸，所以水泵實際呈現出來的效果并不理想，入口尺寸小是水泵設計中常見的現象，但是水泵在實際應用的過程中流體的速度相對較高，在這樣水泵的應用過程中會導致吸入口處的流線設計過于陡峭和湍急，進而導致雙吸離心泵在實際應用的過程中對氣蝕余量要求較高，所以在這樣水泵的應用過程中經常出現氣蝕現象。在水泵材料以及型號等選擇中，很多施工人員在具體應用的過程中并不能綜合考慮實際情況，水泵揚程過高以及大流量狀態運行的情況都是水泵實際運行過程中常見的現象，水泵的實際性能和工程概況不匹配的現象很容易導致水泵氣蝕現象。

2.2.2 氣蝕發生的部位以及主要現象探究

氣蝕現象主要發生在水泵內部的低壓位置，但是低壓位置的壓力一定小于溶解液體過程中產生的溢出壓力，但是液體的壓力并不一定會到達和地域液體內的汽化壓力。所以壓力是影響氣蝕現象的重要因素，一般情況下，氣蝕部位的壓力越低，氣蝕現象就會越嚴重，如果在實際應用的過程中不能科學合理地進行操作和預防還很容易擴大氣蝕的發生腐蝕的區域，嚴重情況下還會擴大到高壓位置。水泵的氣蝕現象在實際發生的過程中會產生較大的噪音，這對于周圍環境會造成相應的噪音污染，然而氣蝕的噪音主要是因為低壓位置氣泡生成過程，而并不是高壓位置氣泡的破滅階段。氣蝕現象對水泵的正常運作具有深遠的影響，根據氣蝕現象的破壞力程度可以將其以多因素腐蝕、點狀壓力敲擊以及流體沖刷等排序。水泵在實際運作過程中產生氣蝕之后會對水泵中各種過流部件造成嚴重的破壞，導致水泵的實際性能下降，嚴重情況下還會造成水泵中液體中斷的現象，這樣的方式將嚴重影響供水效率，同時也會顯著地減少水泵揚程以及流量。

3 氣蝕現象的影響和危害概述

氣蝕現象主要是和液體存在緊密關聯的有害現象，當液體的壓強小于或等于汽化液體的壓強時，液體在汽化的過程中就會產生大量氣泡，然而氣泡中主要是蒸汽。但是水在溶解過程中會摻雜大量氣體，所以這樣的氣泡在經過高壓區域的時候，水蒸汽會重新凝結成水，這樣的變化會導致氣泡發生變形破裂的現象，氣泡在水泵壁面發生破裂現象的時候很容易產生較大的沖擊力，在實際應用的過程中很容易產生幾百到幾千的大氣壓，導致水泵整體很容易因此遭受破壞，氣泡的形成和增長的過程會一直持續到氣泡完全崩潰和破裂，材料侵蝕的全部過程通常被稱為氣蝕，氣蝕現象對水泵本身具有深遠的影響。

水泵在實際運作的過程中很容易對流道的材料產生深遠的影響，這主要體現在對葉輪造成的影響方面，在這樣的條件下的葉輪通常在幾個月就需要進行修補泵殼和導葉等流速較高的位置也在水泵實際運作的過程中很容易遭受破壞。嚴重的氣蝕現象會直接損壞水泵的部件，這就會嚴重影響水泵的實際性能。噪音和震動的現象是氣蝕現象發生過程中常見的現象，當氣蝕現象的發生頻率和自然頻率相等的時候就會自然發生振動的現象，然而振動的現象會給水泵和實際工程狀況造成嚴重的影響，同時也會給泵站帶來嚴重的危害，這樣的現象將嚴重威脅水泵的穩定運行。所以氣蝕現象會給水泵帶來深遠的影響，在氣蝕現象嚴重的時候，氣穴區就會在這樣的過程中不斷擴大，當押題的平均密度處于一定值的時候，葉輪入口處產生的抽吸力就很難得到維持，這樣的現象就會導致出水停止，進而會造成水泵報廢的現象。在水泵具體應用的過程中應該盡可能地避免氣蝕現象，在進水流態等多方面有效地降低氣蝕現象發生的概率。

4 氣蝕現象的應對措施分析

強化對氣蝕現象的控制一直是水泵生產和運行維護工作中重要的問題，所以在實際工作中需要結合水泵工作實際經驗以及氣蝕現象的原因開展相應的措施，保障氣蝕現象防治措施的有效性。

4.1 加強對氣蝕部位的修復

水泵材料是影響氣蝕現象發生的重要因素，所以在控制氣蝕現象的時候應該積極應用抗氣蝕材料，在具體應用的過程中，傳統的表面保護材料和工藝已經很難滿足現代化水泵抗氣蝕的實際要求，在具體材料選擇的過程中可以應用青銅和不銹鋼材料的葉輪等，在這樣的方式下可以有效地增強水泵過流部件表面的抗氣蝕能力，但是在實際設計的過程中需要充分結合企業實際需求，利用針對性的措施加強對表面保護和修復技術的有效應用。

非金屬涂層在實際應用的過程中主要是利用環氧樹脂以及各種復合物等通過水泵的方式加強抗氣蝕保護的有效性，噴焊防護技術也是現代化發展中重要的氣蝕現象防護技術，這項技術在實際應用的過程需要建立在噴涂和堆焊的基礎上，它實際上是一種金屬表面保護技術。但是在具體應用的過程中，各種噴層會經歷很多重熔的過程，涂層和表面都需要保障光滑和平整的效果，在這樣的方式下可以有效地延長水泵過流部件的使用壽命。

4.2 提升水泵的水力性能，應用有效措施降低管路布置和流體特性對氣蝕現象的影響

4.2.1 合理設計水泵和工程

在傳統水泵應用的過程中，城市中的供水系統大多采用大型雙吸離心泵，但是這樣的水泵在實際應用的過程中對氣蝕余量具有較高的要求，所以在實際應用中很容易產生氣蝕現象，而且在安裝方面還存在著很大的局限性，在具體安裝過程中很難迎合工程實際狀況，氣蝕現象很容易在這樣安裝和應用的過程中發生。然而在現代化科學技術不斷發展的進程中應該根據影響氣蝕現象的因素開展相應的改善措施，因為實際工作過程中水泵揚程過高，所以在實際應用的過程中應該盡可能地削減葉輪或應用重新配置葉輪的方式，應用減少流量的方式能夠有效地抑制氣蝕現象，加強對水泵以及工程概況的管理和維護，在具體工作中發現吸入管布置不合理的現象需要對吸入管進行重新配置。

4.2.2 加強對水泵吸入口附近的氣蝕控制

在現代化技術發展和工程領域的進步中，在水泵安裝和實際應用的過程中都具備標準的施工措施，所以在實際安裝和工作中應該嚴格按照相應的工程標準，加強對水泵吸入口氣蝕情況的有效控制。

(1) 排除多余含氣量

通過排除多余含氣量的方式能夠有效地保障水泵內部真空的壓力，在這樣的方式下可以有效地降低水泵內部必要的氣蝕余量，在工業供水系統中需要及時降低水中的氧氣和二氧化碳等氣體，利用這樣的方式可以明顯地改善水泵的氣蝕狀況，同時也能夠有效地改善管道和閥門中腐蝕的狀況，進而可以有效地延長水泵以及水泵各個部件的使用壽命。

(2) 水泵吸入口提升液體的彈性

在水泵入口提升液體的彈性只是一種權宜之計，在具體應用的過程中可以在水泵入口處添加一些空間或惰性氣體，利用這樣的方式可以改善水泵運作過程中氣蝕的現象，但是在具體應用的過程中并不能提升水泵整體的性能，而且這樣的方法在具體應用中包含了眾多施工過程，所以在實際應用中很少采用這樣的應用措施。

(3) 提升吸水口處水的壓力

水泵廠商通常會給水泵提供精確的氣蝕余量數值，但是在實際應用的過程中并不是滿足這個數值要求就可以有效地防范氣蝕現象，在現代化技術不斷發展和科學理念不斷進步的過程中，氣蝕現象的防治需要根據氣蝕現象的發生因素，在具體應用的過程中可以應用降低氣蝕的低壓力方式有效地消除水泵中的氣蝕余量，一般情況下可以應用調節水泵吸入口壓力的方式調整氣蝕區域的壓力。在調整水泵吸入口壓力的時候需要合理應用水泵中水位和水泵串聯等諸多措施，在提升壓力的時候可以應用提升水泵吸水口處水位的方式保障壓力的有效增加，但是對于已經安裝好并且用于運行的供水系統來說，氣蝕現象的控制很容易因為各種運行和空間方面的因素限制，這導致防治氣蝕現象的措施很難在安裝好的系統中應用。對于一些小型水泵來說，從水泵的出口直接抽取高壓水回饋到吸水口的方式能夠有效地提升水泵中氣蝕的余量，同時可以將回饋量控制在2%-5%的限度內，然而在大型水泵中可以利用回饋射流增壓的技術方式有效地提升氣蝕防治的有效性。這樣的技術方法主要是指在水泵出口處抽取壓力水，應用外配高壓泵加壓的方式從特殊散化噴口中輸送到水泵的吸水口處，這樣可以顯著地提升壓力，同時可以減少用水量，在這樣的方式下可以有效地降低防治氣蝕現象措施對水泵吸入口結構造成的重要影響。

5 結束語

總的來說，水泵發生氣蝕現象最主要的原因在于水泵內部的低壓區和水中一些溶解氣體的存在，這對于水泵的穩定運作具有高強度的危害。很多已經投入運行的機械設備很難開展相應的措施避免氣蝕現象，提升材料的性能和應用強修補的方式抵抗氣蝕帶來的危害已經成為了最重要的防治方法，所以在具體應用的過程中需要根據實際狀況合理采用針對性的解決措施，保障水泵能夠在實際工作中得到正常運行的工作狀態，進而而可以有效地降低氣蝕現象對水泵造成的影響。