如何衡量泵的空蚀性能？

空蚀余量，用NPSH（Net Positive Suction Head）表示。空蚀余量又分为有效空蚀余量NPSHa、必需空蚀余量NPSHr、扬程下降3%时的必须空蚀余量NPSHc。

1.NPSHa

NPSHa是指泵在进口处，单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量。NPSHa由吸入系统的装置条件确定，与泵本身无关。

根据有效空蚀余量的定义，在图3-17泵段进口截面1—1处有

式中　p1——泵进口处的压力；

v1——泵进口处液体的流动速度；

pv——水在该液体温度下的汽化压力。

由式（3-39）可见，与泵装置进水流道的损失、进水池液面高程的有关，与泵本身的空蚀性能优劣无关。

2.NPSHr

NPSHr是指在规定的流量、转速和输送液体的条件下，泵达到规定性能的最小空蚀余量。其数据由制造厂提供。

泵吸入口处的压力并非泵内液体的最低压力，图3-17表示了泵装置流道及泵吸入口部分的压力变化曲线，最低压力点通常在叶片进口边稍后的k点。因为液体从泵吸入口（一般指泵进口法兰1—1截面处）至叶轮进口有能量损失，致使压力继续降低，到k点时压力降达到最大值。对于总压降的计算，可由伯努利方程推导而得。

图3-17　贯流泵装置及泵进口部分的能量变化

取进水池液面为基准面，分别写出叶片进口边稍前o—o截面和压力最低点k—k截面的相对运动伯诺利方程式（3-40）、泵进口1—1截面和o—o截面伯诺利方程式（3-41），其中的压力为绝对压力值。

由式（3-40）和式（3-41）可得

式中　Δhw（o-k）——o—o至k—k截面的流动损失；

zo、zk——o—o及k—k截面至基准面的距离。

在式（3-42）中，左边为泵进口1—1截面处到泵压力最低处的压力降，即两截面间的压力损失；右边为引起压力降的组成因素，其中有以下几项：(www.xing528.com)

第一项为泵进口到叶片前缘速度差所引起的压力降；

第二项为叶片绕流引起的压力降；

第三项为k点与o点圆周速度不同引起的压力变化；

第四项为泵进口1点与k点的垂直距离差引起的压力变化；

第五项为泵进口1点到k点的水力损失所引起的压力降。

式（3-43）称为空蚀基本方程式。它指出必需空蚀余量NPSHr与吸入系统的装置情况无关，是由泵本身的空蚀性能所确定的，仅与泵进口处的液体流动参数（vo、wk、ws）有关。

3.NPSHa与NPSHr的关系

NPSHa是吸入系统所提供的在泵吸入口大于饱和蒸汽压力的富余能量，NPSHa越大，表示泵不发生空蚀的概率越大。而NPSHr是液体从泵吸入口至k点的压力降，NPSHr越小，则表示泵的抗空蚀性能越好，可降低对吸入系统提供的NPSHa的要求。

当流量增加时，泵装置进口部分的水力损失增大，NPSHa随流量的增加呈现为下降的曲线。但流量增加会导致vo、wo增大见式（3-43），致使NPSHr将随流量的增加而增大，呈现为上升的曲线。这两条曲线交于c点，如图3-18所示。c点为空蚀界限点，即临界空蚀状态点，该点的流量为临界流量Qc。当Q＞Qc，NPSHr＞NPSHa时，NPSHr所提供的超过汽化压力的富余能量，不足以克服泵入口部分的压力降，此时，最低压力Pk＜Pv，从而造成泵内空蚀，因此Qc右边为空蚀区。只有当Q＜Qc时，NPSHr＜NPSHa时，NPSHr所提供的能量大于克服泵入口部分的压力降所需的能量，使最低点压力Pk＞Pv，从而使泵不发生空蚀，所以左边为安全区。由上述分析可知，泵不发生空蚀的条件为

图3-18　空蚀余量图

在临界状态点Pk=Pv。则

国际标准ISO 9906：1999《回转动力泵、水力性能验收试验1级和2级》规定，NPSHc为泵扬程下降3%时的必须空蚀余量，作为标准基准用于表示泵的空蚀性能。NPSHc由空蚀试验求得。

SL140—2006《水泵模型及装置模型验收试验规程》规定，效率下降1%时的空蚀余量（两者取大值）作为临界空蚀余量。（K为泵的型式数，K=0.005176ns）

GB/T3216—2005《回转动力泵、水力性能验收试验1级和2级》规定，扬程下降3%时的空蚀余量作为临界空蚀余量。

为保证泵不发生空蚀，NPSHc加一安全量，得允许空蚀余量［NPSHc］，通常取

式中　K——安全量，K=0.3～0.5m。