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讲解离心泵的气缚和气蚀关系

上海意嘉泵业制造有限公司是一家生产离心泵大型企业，公司技术力量雄厚，检测设备及工艺技术先进。年产各种型号离心泵高达10万台套，以先进的设计和制造检测设备为手段，使产品从设计到制造的全过程，达到高标准和高可靠性。产品全部采用CAD设计软件和CFD计算流体力学软件等先进设计手段，产品经过精密铸造、热锻压、焊接、热处理、精加工、装配等十多道工序，使用先进的数控加工中心、等离子焊接机、全自动气体保护、半自动真空熔焊机、超频真空热处理设备、高效加工专机、理化和探伤设备等各类高精密加工检测设备，完全实现CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM数字工程化，保持行业领先，实现意嘉泵业“智造”科技化。

“气缚”：由于泵内存气，启动泵后吸不上液的现象，称“气缚”现象。“气缚”现象发生后，泵无液体排出，无噪音，振动。为防止“气缚”现象发生，启动前应灌满液体。

“气蚀”：由于泵的吸上高度过高，使泵内压力等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时，液体气化，气泡形成，破裂等过程中引起的剥蚀现象，称“气蚀”现象，“气蚀”发生时液体因冲击而产生噪音、振动、使流量减少，甚者无液体排出。为防止“气蚀”现象发生；泵的实际安装高度应不高于允许吸上高度。

1、离心泵气缚现象

(1)气缚发生原因
离心泵在启动前没有灌满被输送的液体，或者是在运转过程中泵内渗入了空气，因为气体的密度小于液体的密度，产生的离心力小，无法把空气甩出去，泵壳内的流体在随电机作离心运动产生负压不足以吸入液体至泵壳内，泵象被“气体”缚住一样，失去了自吸能力而无法输送液体，称作离心泵的气缚现象。

（2）产生危害情况
泵打不出液体来，机组产生剧烈振动，同时伴有强烈刺耳的噪音，电机空转，容易烧坏电机。影响输送液体的效率和离心泵的正常工作。

（3）预防措施集锦
启动前要灌泵并使泵壳内充满待输送的液体，启动时关闭出口阀。为防止灌入泵壳内的液体因重力流入低位槽内，在泵吸入管路的入口处装有止逆阀（底阀）；如果泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌泵。做好壳体的密封工作，灌水的阀门不能漏水，密封性要好。

2、离心泵气蚀现象

（1）气蚀发生原因
当泵壳内吸入的液体在泵的吸入口处因压强减小恰好气化时，给泵壳内壁带来巨大的水力冲击，使壳壁象被“气体”腐蚀一样，该现象称为汽蚀现象。

造成汽蚀的主要原因有：
        （1）进口管路阻力过大或者管路过细；
        （2）输送介质温度过高；
        （3）流量过大，也就是说出口阀门开的太大；
        （4）安装高度过高，影响泵的吸液量；
        （5）选型问题，包括泵的选型，泵材质的选型等。
        含气泡的液体挤入高压区后急剧凝结或破裂。因气泡的消失产生局部真空，周围的液体就以极高的速度流向气泡中心，瞬间产生了极大的高达几万kpa的高速冲击力，造成对叶轮和泵壳的冲击，使材料受到侵蚀和破坏。

从造成汽蚀和气缚的原因不同来看：气缚是泵体内有空气，一般发生在泵启动的时候，主要表现在泵体内的空气没排净；而汽蚀是由于液体在一定的温度下达到了它的汽化压力。

（2）气蚀发生的位置
        根据水泵汽蚀发生的部位不同，可将汽蚀分为以下四类：
        叶面汽蚀：
        叶面气蚀是发生在叶片表面的汽蚀，主要是因为水泵安装过高，或流量偏离设计流量过大时产生的汽蚀现象。其空泡形成和溃灭多发生在叶片的正面和背面或前轮盘内表面处以及叶片的根部。

间隙汽蚀：
        间隙气蚀泵内水流通过突然变窄的间隙时，速度增加，局部压力下降，也会产生汽蚀。如轴流泵叶片外缘及泵壳之间的间隙内，离心泵密封环与叶轮外缘的间隙处，由于叶轮进水侧与出水侧的压盖很大，导致高速回流，造成局部压降，引起间隙汽蚀。
        涡带汽蚀：
        涡带气蚀由于集水池，进水流道设计不良或水泵在非设计条件下工作，也可能在叶轮的下方产生自上而下的带状漩涡（简称涡带），当涡带中心压力低于汽化压力时，该涡带即成为汽蚀带。
        粗糙汽蚀：
        粗糙气蚀是水流经过泵内凸凹不平的内壁面和过流部件时，在突出物的下游也容易产生局部负压而引发汽蚀，该汽蚀称为粗糙汽蚀。

3、离心泵的气缚和气蚀产生的危害情况
        使水泵性能恶化
        汽蚀发生时将产生大量空泡，水中含有大量空泡时，破坏了水流的正常规律，使叶槽有效过流面面积减小，流动方向随之改变，能量损失增大，从而引起水泵流量、扬程和效率的迅速下降，汽蚀严重时甚至会出现断流。
        损坏过流部件
        水泵壁面在高强度冲击力的反复作用下，金属表面产生局部变形与硬化变脆，产生金属疲劳现象，使金属破裂与剥落。除力学作用外，还夹杂着水体中逸出的深入活泼气体（如氧气）对金属的化学腐蚀以及水体对金属的电化学腐蚀等。在综合作用下，水泵壁面起初是出现麻点，继而变成蜂窝状，严重时壁面会在短期内被击空。
产生振动和噪声
        气泡溃灭时，液体质点互相撞击，同时也撞击金属表面，产生各种频率的噪声，严重时可听见泵内有“劈啪”的爆炸声，同时引起机组振动。叶轮局部在巨大冲击的反复作用下，表面出现斑痕及裂纹，甚至呈海绵状逐渐脱落，降低了泵使用寿命。
        所以噪声和振动也是用来判断汽蚀是否发生和消失的主要依据之一。

4、离心泵气缚和气蚀预防措施
        1、减少气蚀的有效措施是防止气泡的产生。
        2、使在液体中运动的表面具有流线型，避免在局部地方出现涡流，因为涡流区压力低，容易产生气泡。此外，应当减少液体中的含气量和液体流动中的扰动，也将限制气泡的形成。
        3、选择适当的材料能够提高抗气蚀能力。通常强度和韧性高的金属材料具有较好的抗气蚀性能，提高材料的抗腐蚀性也将减少气蚀破坏。
        4、离心泵入口处压力不能过低，而应有一最低允许值，此时所对应的汽蚀余量称为必需汽蚀余量，一般由泵制造厂通过汽蚀实验测定，并作为离心泵的性能列于泵产品样本中。泵正常操作时，实际汽蚀余量必须大于必须气蚀余量，我国标准中规定应大于0.5m以上。
        5、同时要清理进口管路的异物使进口畅通，或者增加管径的大小。
        6、另外对于泵的生产厂商来说就是要提高离心泵本身抗气蚀的能力，比如改进吸入口至叶轮附近的结构设计；采用前置诱导轮，以提高液流压力；增大叶片进口角，减小叶片进口处的弯曲，以增大进口面积。
        7、离心泵的气缚和气蚀现象对于离心泵的影响是十分不利的。在日常使用离心泵前一定要按操作规程来进行，避免气缚现象的发生。同时要定期检查和维护离心泵的进出口管路以及叶片，防止气蚀现象的发生。