泵汽蝕現(xiàn)象概念

1893年，人們首次發(fā)現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象。之后，對螺旋槳、水輪機和水泵等水力機械的汽蝕問題進行了大量研究。隨著機器越來越向高速運轉方向發(fā)展，汽蝕一直是水力機械中很重要的問題。

液體在一定溫度下，降低壓力至該溫度下的汽化壓力時，液體便產生氣泡。把這種產生氣泡的現(xiàn)象稱為汽蝕。泵在運轉中，若過流部分的局部區(qū)域（通常是葉輪葉片進口稍后的某處），因為某種原因，抽送液體的絕對壓力下降到當時溫度下的汽化壓力時，液體便在該處開始汽化，產生蒸汽、形成氣泡。

氣泡向前流動，在某高壓處破裂、凝結的同時，液體質點填充空穴并發(fā)生互相撞擊而形成水擊，使過流部件固壁受到腐蝕破壞。此過程便稱為泵內的汽蝕過程。 汽蝕時產生的氣泡，流動到高壓處時，其體積減小以至破滅，這種由于壓力上升氣泡消失在液體中的現(xiàn)象叫汽蝕的潰滅。

常識：100℃下水的汽化壓力為1.033kgf/cm2（10.33m水頭）；20℃下水的汽化壓力為0.024 kgf/cm2（0.24m水頭）。

泵在運轉中，若其過流部分的局部區(qū)域（通常是葉輪葉片進口稍后的某處），因為某種原因，抽送液體的絕對壓力下降到當時溫度下的汽化壓力時，液體便在該處開始汽化，形成氣泡。

這些氣泡隨液體向前流動，至某高壓處時，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急驟地縮小以至破裂。在氣泡破裂的同時，液體質點將以高速填充空穴，發(fā)生互相撞擊而形成水擊。

這種現(xiàn)象發(fā)生在固體壁上將使過流部件受到腐蝕破壞。

汽蝕產生的氣泡和爆破過程

汽蝕發(fā)生的破壞部位

產生噪聲和振動

由于泵汽蝕時，在高壓區(qū)發(fā)生連續(xù)破滅產生強烈水擊，而產生噪聲和振動，可以聽到像爆豆似的劈劈啪啪的聲音。根據(jù)噪音可以檢測汽蝕的初生。

過流部件的腐蝕破壞

泵長時間在汽蝕條件下工作時，泵過流部件在某些地方會遭到腐蝕破壞。一種是由于氣泡破滅時產生高頻（600~25000HZ）強烈沖擊，壓力高達49Mpa，致使金屬表面出現(xiàn)機械剝蝕；另一種是由于汽化時放出熱量，并有溫差電池作用產生水解，產生的氧氣使金屬氧化，發(fā)生化學腐蝕。

性能下降

泵汽蝕時葉輪內的能量交換受到干擾和破壞，在外特性上的表現(xiàn)是Q-H曲線，Q-P、Q-η曲線下降，嚴重時會使泵中的液流中斷，不能工作。

泵發(fā)生汽蝕的初始階段，特性曲線并無明顯的變化，發(fā)生明顯變化時，汽蝕已發(fā)展到一定程度。對于低比轉速，由于葉片間流道窄而長，故一旦發(fā)生汽蝕，氣泡易于充滿整個流道，性能曲線有突降。對于中高比轉速，流道短而寬，

因而氣泡從發(fā)生發(fā)展到充滿整個流道需要一個過渡過程，相應的泵的性能曲線開始是緩慢下降，之后增加到某一流量時才表面為急劇下降。

2100433B

水泵的汽蝕是由水的汽化引起的，所謂汽化就是水由液態(tài)轉化為汽態(tài)的過程 。水的汽化與溫度和壓力有一定的關系，在一定壓力下，溫度升高到一定數(shù)值時，水才開始汽化；如果在一定溫度下，壓力降低到一定數(shù)值時，水同樣也會汽化，把這個壓力稱為水在該溫度下的汽化壓力。如果在流動過程，某一局部地區(qū)的壓力等于或低于與水溫相對應的汽化壓力時，水就在該處發(fā)生汽化。汽化發(fā)生后，就會形成許多蒸汽與氣體混合的小汽泡。當汽泡隨同水流從低壓區(qū)流向高壓區(qū)時，汽泡在高壓的作用下破裂，高壓水以極高的速度流向這些原汽泡占有的空間，形成一個沖擊力。金屬表面在水擊壓力作用下，形成疲勞而遭到嚴重破壞。因此我們把汽泡的形成、發(fā)展和破裂以致材料受到破壞的全部過程，稱為汽蝕現(xiàn)象。

水泵的汽蝕是由水的汽化引起的，所謂汽化就是水由液態(tài)轉化為汽態(tài)的過程。水的汽化與溫度和壓力有一定的關系，在一定壓力下，溫度升高到一定數(shù)值時，水才開始汽化；如果在一定溫度下，壓力降低到一定數(shù)值時，水同樣也會汽化，把這個壓力稱為水在該溫度下的汽化壓力。如果在流動過程，某一局部地區(qū)的壓力等于或低于與水溫相對應的汽化壓力時，水就在該處發(fā)生汽化。汽化發(fā)生后，就會形成許多蒸汽與氣體混合的小汽泡。當汽泡隨同水流從低壓區(qū)流向高壓區(qū)時，汽泡在高壓的作用下破裂，高壓水以極高的速度流向這些原汽泡占有的空間，形成一個沖擊力。金屬表面在水擊壓力作用下，形成疲勞而遭到嚴重破壞。因此我們把汽泡的形成、發(fā)展和破裂以致材料受到破壞的全部過程，稱為汽蝕現(xiàn)象。

水泵振動原因分析導致機組和泵房建筑物產生振動的原因較多，有些因素之間既有聯(lián)系又相互作用，概括起來主要有以下四個方面的原因。

1、電氣方面

電機是機組的主要設備，電機內部磁力不平衡和其它電氣系統(tǒng)的失調，常引起振動和噪音。如異步電動機在運行中，由定轉子齒諧波磁通相互作用而產生的定轉子間徑向交變磁拉力，或大型同步電機在運行中，定轉子磁力中心不一致或各個方向上氣隙差超過允許偏差值等，都可能引起電機周期性振動并發(fā)出噪音。

2、機械方面

電機和水泵轉動部件質量不平衡、粗制濫造、安裝質量不良、機組軸線不對稱、擺度超過允許值，零部件的機械強度和剛度較差、軸承和密封部件磨損破壞，以及水泵臨界轉速出現(xiàn)與機組固有頻率一直引起的共振等，都會產生強烈的振動和噪音。

3、水力方面

水泵進口流速和壓力分布不均勻，泵進出口工作液體的壓力脈動、液體繞流、偏流和脫流，非定額工況以及各種原因引起的水泵汽蝕等，都是常見的引起泵機組振動的原因。水泵啟動和停機、閥門啟閉、工況改變以及事故緊急停機等動態(tài)過渡過程造成的輸水管道內壓力急劇變化和水錘作用等，也常常導致泵房和機組產生振動。

4、水工及其它方面

機組進水流道設計不合理或與機組不配套、水泵淹沒深度不當，以及機組啟動和停機順序不合理等，都會使進水條件惡化，產生漩渦，誘發(fā)汽蝕或加重機組及泵房振動。采用破壞虹吸真空斷流的機組在啟動時，若駝峰段空氣挾帶困難，形成虹吸時間過長；拍門斷流的機組拍門設計不合理，時開時閉，不斷撞擊拍門座；支撐水泵和電機的基礎發(fā)生不均勻沉陷或基礎的剛性較差等原因，也都會導致機組發(fā)生振動。