水泵运行过程中,如果内部液体局部位置的压力降低到水的汽化压力 (饱和蒸汽压力)时,水就汽化生成大量的气泡,气泡随水流向前运动,流到压力较高的部位时,迅速凝结、溃灭,这种现象称为水泵的空蚀现象。
在产生空蚀的过程中,由于水流是含有气泡,破坏了水流的正常流动规律,改变了流道内的过流面积和流动方向,因而叶轮与水流这之间能量交换的稳定性遭到破坏,能量损失增加,从而引起水泵的流量、扬程和效率的迅速下降,甚至达到断流状态。这种工作性能的变化对于不同比转数的泵是不同的,低比转数的离心泵叶槽狭长,宽度较小,很容易被气泡阻塞,在出现空蚀后,Q—H、Q—η曲线迅速降落。对中、高比转数的离心泵和混流泵,由于叶轮槽道较宽,不易被气泡阻塞,所以Q—H、Q—η曲线先是逐渐地下降,过了一段才开始迅速下降。对高比转数的轴流泵,由于叶片之间流道相当宽阔,故空蚀区不易扩展到整个叶槽,因此,Q—H、Q—η曲线下降缓慢。
当发生空蚀时,使水泵产生噪音,而且还伴随着剧烈的振动,影响机组的安全运行。
气泡溃灭时,水流因惯性高速冲向气泡中心,产生强烈的水锤,其作用力可达3.3×107~570×107Pa,冲击的频率达2万~3万次/s,这样大的力频繁作用于微小的过流部件上,引起金属表面局部塑性变形与硬化变脆,产生疲劳现象,这种现象持续不断地反复出现,金属表面会出现凹坑和麻点,随之应力更加集中,叶片出现金属剥落,甚至蚀穿。
引起泵内产生局部低压的原因很多,如水泵安装得过高;水泵运行时的流量大于或小于水泵的设计流量;被抽送的水水温过高;水泵安装地点的海拔较高;进入水泵的水流具有不稳定的涡流,引起低压区水流的紊乱等。
叶片泵常见的空蚀有叶片空蚀、间隙空蚀和涡带空蚀三种形式。(www.xing528.com)
叶片空蚀是发生在叶片表面的空蚀。随着水泵的流量不同,空蚀发生在叶片的正面、背面或前盖板内表面等部位。
间隙空蚀是由于间隙回流发生在叶片外缘与叶轮室壁面之间,密封环与叶轮进口外缘之间的空蚀。
涡带空蚀是由于进水池、进水流道设计不合理或其他边界条件的变化产生涡带,当涡带进入水泵后,就会助长或加重水泵叶面空蚀的程度。
另外,离心泵蜗壳隔舌处、半螺旋形吸水室内壁,轴流泵导叶的正面、背面和轮毂处也有可能产生空蚀。
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