离心泵中叶轮的汽蚀及其防护

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1.离心泵中叶轮汽蚀发生的原因离心泵运转时，液体在叶轮中流动，由于叶片形状和液流在其中突然改变方向等流动特点，决定了液流在叶道中分布是不均匀的。液体的压力随着从泵人口到叶轮入口而下降。在叶片附近的非工作面上存在着某些局部低压区。当液体的压力降低到对应液体的饱和蒸汽压力时，液体便开始汽化而形成气泡，这些气泡在低压区中增长并形成空腔，当气泡被液流带到高压区时，又瞬时溃灭。在气泡溃灭的瞬间，气泡周围的液体迅速冲人气泡溃灭形成的空穴，并伴有局部的高温、高压水击现象，从而在叶轮的表面造成侵蚀。气泡的形成、增长和溃灭以及造成侵蚀的过程称为汽蚀∩见泵发生汽蚀是由于人口附近某些低压区处的压力降低到液体饱和蒸汽压力，导致部分液体汽化所致。所以，凡能使局部压力降到液体汽化压力的因素都可能诱发汽蚀。

2.汽蚀的危害汽蚀是离心泵使用中安全可靠性的主要问题 ，汽蚀对离心泵的危害极大。主要表现为：(1)离心泵的性能突然下降 ，流量减小，能耗增加，严重时，泵中液流中断，使离心泵不能工作。(2)离心泵产生振动和噪音。(3)使过流部件遭受机械的和化学的剥蚀破坏，致使叶轮等过流部件的运行寿命大幅度缩短，甚至造成严重事故。另外，因汽蚀破坏后经常更换叶轮、泵室等部件所进行的检修也要耗用大量的人力、物力和财力。因此应采取相应的防护措施，以维持离心泵的正常运行。

3.离心泵中叶轮的汽蚀防护方法3.1改善离心泵的运行条件即合理的设计离心泵前的装置及其安装位置，可采取如下措施 。

(3)采用倒灌型式。使离心泵的安装位置低于吸液池液面-定高度。

(4)减小吸入管路的阻力。如增加吸入管路直径、缩短吸入管路长度、减少弯管阀门、选用吸入良好的喇叭管等。

(1)改进离心泵的吸人口至叶轮叶片入 口附近的结构设计。如适当加大叶轮吸人口处的直径，减小轮毂直径和加大叶片人口边的宽度，把叶片进口边形状由直线改为圆弧线，增加叶片流道进口过流面积；适当加大叶轮前盖板圆弧曲率半径，减畜盖板圆弧曲率半径，使液流缓慢转变 ；叶片进口削薄，以减小液体绕流叶片头部的加速与压降；将叶片进口边向离心泵吸入口方向前伸，使液流提前接受叶片做功，以提高压力。

(2)合理的选择叶片数及叶片形状。适当减少叶片数，以减轻叶片进口排挤程度；选用扭曲叶片以适合液流方向。

(3)采用双吸叶轮。液体从叶轮两侧同时进入叶轮，使进口速度减小，适用于大流量离心泵。

(4)采用诱导轮。在叶轮前加装诱导轮 ，使液流提前接受诱导叶片做功，以提高液流的压力33采用抗汽蚀材料当由于使用条件所限，不能完全避免汽蚀时，可选用抗汽蚀性能强的材料制造叶轮，以延长使用寿命。常用的材料有 ：如不锈钢2Cr13、稀土合金铸铁和高镍铬合金等。材料的强度、硬度和韧性越高，抗汽蚀性能越高。

国外推荐采用低碳镍铬合金钢作为抗蚀材料，因其价格高、不易推广使用↑年来国内外对金属铸铁的研究比较重视。湖北机械研究院近年研制成功抗剥蚀和磨蚀的合金铸铁，据称其性能较好，价格比铸铁稍贵，但 比铬镍不锈钢要便宜得多，用来代替普通铸铁，作为清水泵的叶轮材料较好 J3.4采用表面粘涂技术表面粘涂技术是通过以高分子聚合物材料或与金属粉末 、陶瓷粉末、二硫化钼等功能填料组成的复合材料涂覆于零部件的工作表面形成-层保护膜以实现某种用途或功能的新技术，具有取材方便、工艺简便 、不需专门设备 、无需消耗热能和电能、成本低等优点。如安徽上桥泵站28cJ-70型泵叶轮涂护ARC系列高分子复合材料后，经过 1 1年的锈蚀、腐蚀，2365h提水的汽蚀、磨蚀破坏，没有出现涂层脱落现象，获得了良好的效果i 。

3.5采用堆焊技术堆焊是利用焊枪与基体间所形成的电弧高温而使焊条熔化，堆积于零件金属基体表面，形成-层与焊条成分相同的具有耐磨、耐蚀等特殊性能的金属保护层的工艺方法。堆焊不仅可显著提高零件的使用寿命 ，节省制造 、维修费用，而且因减少了修理和更换磨损件的时间，从而可提高生产率 、降低生产成本。堆焊法可保证堆焊层与基体间结合紧密，强度高，是 目前最普遍的抗磨蚀修复方法之-。Crl9Ni19Mn6型铬镍奥氏体堆焊材料和铁素体含量高的Cr29Ni型堆焊材料耐汽蚀性好，可用于叶轮等过流部件耐汽蚀堆焊。

3.6热喷涂技术热喷涂是利用热源将线状或粉末状的喷涂材料加热熔化或软化，靠热源的动力或外加的压缩气流，将熔滴雾化并推动熔粒成喷射的粒束，以-定的速度喷射到基体表面形成涂层达到表面防护 目的的T艺方法。目前，粉末火焰喷涂已用于离心泵的过流部件的表面防护。如江苏省凌城泵站的40ZI B50轴流泵运行 1500h后，叶片即呈严重蜂窝状侵蚀，叶轮室呈汽蚀带穿孔破坏等现象，采用合金粉末喷焊后已安全运行28000h，叶片表面仍光滑，未见汽蚀破坏痕迹 。

3.7热激光表面熔覆技术激光表面熔覆技术是将不同成分的合金粉末添加到激光束加热所形成的熔池中，并由激光将其熔化 ，快速凝固后形成与基体材料冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨蚀 、耐腐蚀性等特性的-种加T方法。激光熔覆加丁的涂层与基体结合强度高 、不脱落，在经济上和覆层质量上都优于传统的堆焊和热喷涂工艺。扬州大学的储训等在农机具和离心水泵铸铁 、铸钢材料的主要]-作零部件上开展了激光表面熔覆处理的研究，处理后的材料表面抗磨蚀能力大幅度提高，说明激光表面熔覆很适合离心水泵主要过流部件抗汽蚀的表面处理 。

4.结束语离心泵的汽蚀足离心泵运行、维护和管理工作的-大难题 ，必须采取措施加以防止或削弱 冈此 ，探索满足抗磨抗蚀要求、价格便宜 、T艺简单和使用寿命 长的汽蚀 护新技术成为亟 斛决的课题