潜水污水泵“汽蚀”的原因和防治

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摘要：分析了潜水污水泵“汽蚀”的常见原因，提出防治的几点措施。

关键词：潜水污水泵；汽蚀原因；防治；措施

潜水污水泵广泛应用于深圳市政排污系统的污水泵站，它起着将污水提升送至污水处理厂，使污水得以净化，达到去除污染的目的。目前，我单位泵站使用的潜水污水泵为瑞典飞力（fiygt）公司生产的“飞力” 泵，共有6个型号20台，在这些泵的使用过程中，偶尔会出现水泵“汽蚀”现象，造成一定的经济损失。

1、什么是泵的“汽蚀”

汽蚀（Cavitation）是液力机械中常见的故障之一，是由于液流流道中的局部低压（低于该处温度下液体的饱和蒸汽压）使液体在该处汽化而引起大量微气泡爆发性生长，微气泡急剧生长成大气泡后随液流至压力高处突然溃灭，对流道壁面产生高达几百个大气压的冲击，造成壁面材料的剥蚀，液体的汽化程度与压力的大小、温度高低有关。溶解于液体中的气体，在压力和温度变化时也会释放出来，形成汽穴。当液体内部压力下降，低于液体在该温度下的饱和蒸汽压时，在局部区域形成汽泡或汽穴；而在压力升高的地方汽泡突然被四周的压力压破，液流因惯性以极高的速度向汽泡的中心挤压，对设备造成水力冲击。这种微泡的产生、溃裂以及对过流表面产生物理和化学作用的整个过程称为汽蚀。

2、潜水污水泵“汽蚀”的常见原因

潜水污水泵汽蚀的常见原因是在水泵进口处，由于吸水高所形成的真空，以及叶轮的高速运转使该处压力很低，从而为水的汽化提供了条件。当压力降低到水温的汽化压力时，因汽化而形成的大量水蒸汽汽泡，随着未汽化的水流入叶轮内部高压区，汽泡在高压作用下在极短的时间内破裂，并重新凝结成水，汽泡周围的水迅速向破裂汽泡的中心集中而产生很大的冲击力。这种冲击力作用在水泵的壁上，就形成了对水泵的汽蚀。这个连续的局部冲击负荷，会使材料的表面逐渐疲劳损坏，引起金属表面的剥蚀，进而出现大小蜂窝状蚀洞。除了冲击引起金属部件的损坏外，还有化学腐蚀作用，也就是在上述作用的同时，液体也析出氧气，发生氧化作用。气泡的产生和发展改变了流道内的速度分布，引起潜水泵发生振动和噪音，同时由于汽蚀时汽泡堵塞叶轮槽道，所以此时流量、扬程均降低，效率下降，并引起泵振动，产生噪声。长时间的汽蚀会严重损伤叶轮的过流部件，造成重大损失。

3、水污水泵“汽蚀”的防治

3.1 潜水污水泵“汽蚀”的诊断

汽蚀是泵性能和效率下降的主要原因，寻找适当的汽蚀诊断识别方法，是控制汽蚀的重点。泵的使用者通常无法利用制造厂流量一定时扬程的下降来判定汽蚀是否发生的方法。根据国内外研究成果，在役泵是否发生汽蚀可以采用如下几种：

⑴观察法

破坏表面观察法是在事后观察方法，根据破坏的表面形状来进行判断。由于汽蚀、铸造气孔、冲刷磨损、腐蚀等均会造成金属表面形状与理想形状的不同。汽蚀破坏的金属表面通常显现蜂窝状，它是由局部高速水打击金属而使金属表面疲劳破坏，所以蜂窝孔一般是与外部相通的，大多数的坑槽与金属表面垂直。铸造缺陷的疏松往往深藏在金属内部，有时由于水流的冲刷将金属内部的疏松、气孔呈于表面而误认为是汽蚀，但当我们用机械的方法继续去处表面时会发现其内部仍有气孔。冲刷磨损痕迹往往出现与水流方向相同的沟槽，但要注意有时有水流旋涡。

（2）泵体外噪声法

泵体外噪声法比较简单，可以不与泵体接触。但由于噪声法受周围环境噪声的影响较大，当显示其强度最高时。一般水泵汽蚀已达到非常强烈的阶段，这时人耳已能通过强烈的汽蚀爆裂声判别汽蚀工况。因此，泵体噪声法不太适合现场监测汽蚀的发生。

（3）振动法

这种方法是通过加速度计探头测量泵体振动频率的一种方法，方法简单，但灵敏度较低。特别对于大泵，泵体刚度大。对泵内局部汽蚀引起的汽泡溃裂所产生的激振反应迟钝，同时，泵上振源较多。由于汽蚀引起的振动常被掩没在其它振动之中。因此，振动法只适宜作为现场监测汽蚀的辅助手段。

（4）超声法：

超声波法测量汽蚀方法简单，调试方便，且不受其它环境噪声的干扰，对汽蚀的发生和发展敏感性强。因此，作为泵站现场监视汽蚀是一种比较理想的方法。

3.2 潜水污水泵“汽蚀”的防治

⑴进水池

查看进水池的流动状况是十分必要且又方便易行的。如果池表面能看到强力的旋涡，应该考虑加破涡板。另外，管口与进水池的几何尺寸也应注意。如：管口离池壁的距离是否合适，是否有气泡进入泵吸入管。注意水池水位，抬高进水池水位可以减轻甚至彻底阻止汽蚀的发生。

⑵进水管路

在运行中要重视拦污栅的清污工作，不少泵站拦污栅或格栅机被软性污物（如塑料胶袋等）堵塞，使其前后水位差增加，使泵进口水位下降至允许水位以下，甚至出现漩涡，使泵的汽蚀余量增加，加剧了汽蚀的发生发展，所以，降低栅前后水位差，对减轻汽蚀有一定作用。

⑶泵“汽蚀”后的修补

对因汽蚀损坏的叶轮，除重新更换新的零部件外，也可以采用下列修补的方法解决：

①焊补

焊补是目前大型水泵汽蚀破坏后的主要修复手段之一。焊补后应检查有无缺陷，并对焊补部位进行打磨，修补后允许的零件变形和尺寸误差应不超过零件图纸所标定的公差。

②非金属涂料涂敷

非金属涂敷修复材料目前在大中型泵站中应用的主要有三大类，一类是以环氧树脂为基础，加入增韧剂、固化剂和填充料等进行涂敷。第二类是以尼龙粉等为基础的热塑性涂料，将部件加热后，把粉剂用压缩空气喷涂。第三类是以聚醚型聚氨酯等为基础的柔性涂料进行修补。

③合金粉末喷涂焊

利用氧乙炔火焰将专门的合金粉末喷涂焊于叶轮表面。

参考文献

1.泵的汽蚀和防治技术机械工业出版社

2.水泵抗蚀和磨蚀防护技术进展 水泵技术

3.现代泵技术手册宇航出版社

4.空化与空蚀水利电力出版社