气蚀对氨水循环泵的影响中联泵业
2020-05-200
目前 氨水循环泵采用的是IS泵（即单级单吸离心 泵），它具有转逢高、体积小、重量轻、效率高、 流量大、结构简单、性能平稳、容易操作和易 维修等优点。但桌也有诸如起动前需灌泵， 液体粘度、温度对泵的性能有较大影响等缺 点。氨水循环泵输送的氨水是一种腐蚀性 强、易挥发的液体，且其工艺温度为70 ~ 75尤，稍有压降就会气化，这就为气蚀的发生 创造了极好的条件。本文仅就气蚀发生原 因，对离心泵产生的影响及处理办法，结合实 际作一番探讨。由于本人水平有限，文章中 难免有错误、疏漏之处，权当是抛砖引玉，引 起大家对这一问题作更进一步的探讨。
二、IS泵简介
IS型泵系单级单吸（轴向吸入）离心泵， 适用于工业和城市给水、排水，亦可用于农业 排灌。供输送清水或物理及化学性质类似于 清水的其它液体之用，温度不超过80尤。
IS型泵是根据国际标准IS02858所规定 的性能和尺寸设计的，主要由泵体、泵盖、叶 轮、轴、密封环、轴套及悬架轴承部件等所组 成。泵的壳体(即泵体和泵盖)构成泵的工作 室，叶轮、轴和滚动轴承等为泵的转子，悬架 轴承部件支承着泵的转子部件，滚动轴承承 受着泵的径向力和轴向力。
三、 IS泵常见故障
离心泵在运行中出现的常见故障可分为 两类:一类是泵输液工作性能变坏，如流量减 小、扬程降低、发生气蚀等等，这类故障称为 性能故障（也叫水力故障）；另一类是机械上 的问题，如轴承烧坏、轴弯曲、叶轮断裂等等， 称之为机械故障。有的性能故障，是由机械 故障所引起的。
离心泵的常见故障和产生原因及解决方
法如表1所示。
在离心泵故障中因为气蚀而造成的水泵 内部声音反常是十分常见的，以本单位氨水 循环泵1997年全年检修记录为例，氨水循环 泵1997年全年总共检修35次（其中本小组 调换盘根及紧固夹兰不计），其中因气蚀而造 成的水泵异声为21次，占全年检修次数的 60%。三台氨水离心泵是一开二备的（即一 台运行，二台作备泵），全年如此高的检修次 数，达到平均每月三次，给安全生产带来了隐 患，增加了维修费用和生产成本。从根源上 查清水泵异声的产生原因，这对于最大限度 地减少检修次数、降低成本、保证泵的正常运 行都有一定的意义。
四、离心泵的气蚀
如果泵在运行中产生了噪音和振动，并 伴随有流量、扬程和效率的降低，有时甚至不 能工作，当检修这台泵时，常常可以发现在叶 片入口边靠前盖板处和叶片入口边附近有麻 点或蜂窝状破坏。严重时整个叶片和前后盖 板都有这种现象，甚至叶片和泵壳都被穿透， 这就是由于气蚀所引起的破坏。在实际运行中,有很多泵都是由于气蚀所损坏的。
泵通过旋转的叶轮对液体的作用，使液 体能量（包括动能和势能）增加，在相互作用 过程中，液体的速度和压力是变化的。通常 离心泵X口处是压力最低的地方。如果这个 地方液体的压力等于或低于在该温度下液体 的汽化压力Pv(当液体压力降低到一定程度 时，水会沸腾汽化，这时的压力称为汽化压 力）就会有蒸汽及溶解在液体中的气体从液 体中大量逸出，形成许多与气体混合的小气 泡(液体的温度越高，达到汽化所需的压降越 小，也就是越容易发生汽化）。这些小气泡随 液体流到高压区时，由于气泡内的压力小于 气泡外的压力产生了压差，在这个压差作用 下，气泡受压破裂而重新凝结。在凝结过程 中，液体质点从四周向气泡中心加速运动，在 凝结的一瞬间，质点互相撞击,产生很高的局 部压力。这些气泡如果在金属表面附近破裂 而凝结，则液体质点就会像无数小弹头一样， 不断撞击金属表面。在压力较大、频率很高的连续撞击1F，金属表面逐渐因疲劳而破坏， 通常称这种破坏为剥蚀。在所产生的气泡中 还杂有一些活泼气体（如氧等），借助气泡凝 结时所放出的热量，对金属起化学腐蚀作 用。化学腐蚀与机械剥蚀的共同作用，就更 加快了金属损坏速度，这种现象就叫作气蚀破坏现象。
离心泵开始发生气蚀时，区域较小，对泵 的正常工作没有明显影响，在泵的性能曲线 上没有明显的反映。但当气蚀发展到一定程 度时，气泡大量产生，影响液体的正常流动， 甚至造成液流间断，发生振动和音。同时 泵的流量、扬程和效率也明显下降，在泵的性 能曲线上也有明显的表现。图1是泵在发生 严重气蚀时泵的性能曲线急骤下降的情况。
泵内气蚀现象在几十年前就已经发现 了，它是限制泵工作范围的一个原因。气蚀 破坏了叶轮及其零件，降低了泵的效率、扬程 及流量。气蚀严重时就使整个泵完全停止工 作.，甚至使整个泵报废。由此可见，气蚀是影 响离心泵工作可靠性的最严重的因素。
五、温度对气蚀的影响 在气蚀过程中液体的沸腾是热力学过 程,与液体的性质(压力、温度、汽化潜热和比 热)有关。
在气蚀情况下泵的性能曲线(流量 -扬程曲线和效率曲线）变坏是由于在低压 区内气泡的形成和破裂而引起的。为了使液 体能够沸腾，必须从液流中取得汽化潜热，只 有在液体温度高于相应于气蚀区域内的饱和 蒸汽温度的情况下，才有可能从液体中取得 必要的热量。换句话说，气蚀范围内的压力 必须低于相应的液体温度下的饱和压力。
温度越高，液体越容易汽化，稍有压降，当压力 低于液体的饱和蒸汽压力时，就会汽化，在泵 内就容易发生气蚀。以氨水循环泵为例，液 温按工艺要求控制在70 ~ 75^ ,而氨水温度 如为75=10，那么只需将液面压力降低至0. 48 个标准大气压，液体就会沸腾；气温在2(«： 时需将液面压力降低至〇. 024个标准大气压 以下才会发生汽化。在高海拔地区，由于气 压低，水烧不到1〇〇^就会沸腾，也就是这个 道理。
仍以氨水循环泵全年的检修为例，夏 季由于气温较高，检修次数明显高于温度较 低的几个月，从表2中可以很清楚地看到这 一点。
六\预防措施
1. 改进叶轮入口的几何形状。当泵的转 速和流量确定后，泵最小气蚀余量Ahmi„仅与 吸入室和叶轮入口的几何形状有关。于是可 采用叶轮人口直径增大的办法，使叶轮入口 流速降低，从而提高泵的抗气蚀性能，但是这 是建立在牺牲泵的效率的基础上的。另外还 可采取增大入口边宽度和采用双吸叶轮的方 法，来达到抗气蚀的目的。
2. 采用抗气蚀材料。当由于使用条件所 限，不能完全避免发生气蚀时，应采用抗气蚀 材料制造叶轮，以延长叶轮的使用寿命。一 般来说，零件表面越光滑、材料强度和韧性越 高，硬度和化学稳定性越高，则材料的抗气蚀 性能也越好。实践表明,采用铝铁青铜9 -4、 2Crl3、稀土合金铸铁和高镍铬合金等材料， 抗气蚀能力比普通铸铁强得多。
3. 其他。在工艺条件允许的情况下，适 当降低离心泵内液体的温度对于减小气蚀发 生的概率也是有一定帮助的。提高泵的抗气 蚀能力的其他措施还有在叶轮面前加装诱导 轮等等。
七、总结
总之，充分认识并了解离心泵气蚀的产 生原因、防治措施，对于我们在工作中更好地 降低返修率、节能降耗都具有一定的意义