如何保证泵履行其职责：气蚀余量的重要性

为了避免离心泵中产生空化，泵内任何部位的流体压力都应高于饱和蒸汽压。用来确定被提升的液体压力是否足够避免空化的指标为净正吸入压头（气蚀余量）（NPSH）。气蚀余量是泵履行其职责所须达到的最低要求。因此，气蚀余量是指泵的吸入侧，包括叶轮入口处的情况。气蚀余量涉及吸水管道和连接部件、吸水管道中流体的高程和绝对压力，以及流体的流速和温度。简而言之，我们可以说气蚀余量决定了泵的进口要大于出口。

为了说明进入泵后流体的可用能量，NPSH的度量单位采用英尺水头或泵吸水口的高程。允许气蚀余量NPSHR是针对泵而言的。实际气蚀余量NPSHA是针对系统而言的，系统是指泵吸水口侧的所有管道、水池和连接部件的整体。系统的NPSHA必须永远大于泵的NPSHR。

16.2.1 实际气蚀余量

实际气蚀余量（NPSHA）是指泵进口压力与被提升液体的饱和蒸汽压之间的差值。NPSHA是系统的特性，必须进行计算。NPSHA是电站的设计人员根据提升液体的条件、泵的位置和高度、吸水管线的摩擦力等因素确定的。

NPSHA的计算公式如下：NPSHA= hA± hZ- hF+ hv- hvp

表16.1 计算NPSHA时参数定义及备注

表16.1列出了计算实际气蚀余量时不同参数的定义和备注。图16.4为不同吸入条件的示意图。

图16.4 不同吸入条件的示意图

16.2.2 允许气蚀余量

允许气蚀余量（NPSHR）是在没有引起汽化（空化）的前提下，液体从泵入口流到叶轮入口所需克服的摩擦损失。NPSHR是泵的特性，在泵的特性曲线上有标示。NPSHR与很多因素有关，如叶轮入口的类型、叶轮设计、泵流量、叶轮转速，以及被提升液体的类型。NPSHR是通过吸水高度测试确定的，形成一个以英尺汞柱为单位的负压后，转换成以英尺为单位的允许气蚀余量。

根据美国水力标准协会的规定，要对泵进行吸水高度测试，吸入容器中的压力要降到泵的总扬程损失达3%的点上。该点被称为泵的NPSHR。一些泵的制造商通过关闭测试泵的进口阀门来进行类似的测试，另外一些制造商通过降低吸水高程来进行测试。

如果想知道所使用泵的NPSHR值，最简单的方法就是从泵的特性曲线中读取。该值随着流量的变化而改变。泵文献中提到的NPSHR值都是最高效率点的值。因此，我们很想知道泵运行时该曲线是什么样的。图16.5中给出了一条典型的NPSHR特性曲线。(www.xing528.com)

图16.5 一条典型的NPSHR特性曲线

如果没有泵的特性曲线，可以通过以下公式来计算NPSHR：

NPSHR= ATM＋Pgs＋hv-hvp

式中 ATM ——安装高程的大气压，单位为英尺水头；

Pgs——泵中心线处吸水压力计读数，转换为英尺水头；

hv——速度头，hv=v2/2g，式中v 为流体流过管道时的流速，单位为英尺每秒，g 为重力加速度（32.16英尺每秒）；

hvp——流体的蒸汽压，单位为英尺水头。蒸汽压与流体的温度有关。

要避免空化发生，必须保证实际气蚀余量大于或等于允许气蚀余量。也就是说，吸入端的压力必须大于泵所需的压力。该要求可以用下面的数学公式表达：

NPSHA≥NPSHR

工程师都不希望泵安装完后，噪音大、缓慢或损坏。关键是从泵制造商那里找到NPSHR的值，并确保系统的NPSHA值大于泵的NPSHR。