第五章 水泵的汽蝕與安裝高度

第五章水泵的汽蝕與安裝高度內(nèi)容：本節(jié)主要介紹了水泵的汽蝕、吸水性能及安裝高度。

目的：要求學(xué)生熟練掌握水泵最大安裝高度的計(jì)算，掌握允許吸上真空高度、汽蝕余量的概念，了解汽蝕現(xiàn)象、類型及危害。

第五章水泵的汽蝕與安裝高度5.1水泵的汽蝕及其危害5.2吸水管路壓力的變化與泵內(nèi)最低壓力值的推算5.3汽蝕余量5.4水泵安裝高度第五章水泵的汽蝕與安裝高度5.1.1汽蝕現(xiàn)象水泵運(yùn)行時(shí)，由于某些原因而使泵內(nèi)局部位置的壓力降低到水的該溫度下的飽和汽化壓力時(shí)，水產(chǎn)生汽化，并產(chǎn)生大量汽泡。從水中離析出來的大量汽泡隨著水流向前運(yùn)動(dòng)，達(dá)到高壓區(qū)時(shí)受到周圍液體的擠壓而潰滅，氣泡又重新凝結(jié)成水，氣泡破滅時(shí)，水流質(zhì)點(diǎn)從四周以高速向氣泡中心沖擊，產(chǎn)生強(qiáng)烈的局部水錘。這種現(xiàn)象就是水泵的汽蝕現(xiàn)象。

5.1水泵汽蝕現(xiàn)象及其危害

5.1.2水泵發(fā)生汽蝕時(shí)的危害

1）輕微汽蝕時(shí)，泵外殼出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲，這可注入少量空氣，以緩沖噪聲，振動(dòng)；

2）嚴(yán)重汽蝕時(shí)，（Q-H)特性曲線下降，汽蝕擴(kuò)大時(shí)，H、Q、N急劇下，最后停止出水；

3）汽蝕長(zhǎng)期作用，泵的過流部分會(huì)出現(xiàn)蜂窩狀缺陷甚至出現(xiàn)裂縫。低比轉(zhuǎn)數(shù)的離心泵中、高比轉(zhuǎn)數(shù)的離心泵和混流泵高比轉(zhuǎn)數(shù)的軸流泵圖1離心泵汽蝕產(chǎn)生部位1、5—葉片正面汽蝕；4—前蓋板汽蝕；2、3—葉片背面汽蝕。5.1.3汽蝕發(fā)生的位置

1）葉面汽蝕

2）間隙汽蝕

3）渦帶汽蝕

4）粗糙汽蝕1——葉片正面汽蝕；

2——葉片背面汽蝕；3——間隙汽蝕；

4——輪轂體表面汽蝕；5——導(dǎo)葉表面汽蝕。圖2軸流泵汽蝕發(fā)生部位5.2吸水管路壓力的變化與泵內(nèi)最低壓力值的推算水泵能夠正常的工作，是建立在正確選擇吸水條件的基礎(chǔ)上。所謂正確的吸水條件，是指在抽水過程中，泵內(nèi)不產(chǎn)生氣蝕情況下的最大吸水高度。吸水條件:繪出從水泵吸水管的吸入口至水泵葉輪葉片進(jìn)口葉片背面K點(diǎn)的吸水管線。以吸水井水面為基準(zhǔn)面，當(dāng)忽略行近流速時(shí)。吸水管路壓力變化與泵內(nèi)最低壓力計(jì)算

吸水井水面與1-1斷面（真空表承接處）的能量方程式可寫為：吸水井水面與0~0斷面（葉片吸入口處）的能量方程式可寫為：

（1）（2）吸水管路壓力變化與泵內(nèi)最低壓力計(jì)算

0~0斷面（吸入口處）中心點(diǎn)O與葉片背面靠近吸水口的斷面K點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的能量方程可寫為：令：，入稱氣穴系數(shù)，則得：將上式代入（2）式可得：（3）（4）吸水管路壓力變化與泵內(nèi)最低壓力計(jì)算

將（4）式改寫為：式中：

----吸水線中壓力最低點(diǎn)的壓頭(m)；

---流速水頭差值。(m)

---葉輪進(jìn)口和進(jìn)口附近葉片背水面的壓力下降值。與水泵的構(gòu)造與運(yùn)行工況有關(guān)，但通常不小3m。

（5）吸水管路壓力變化與泵內(nèi)最低壓力計(jì)算

注：（1）最低壓力Pk是一個(gè)條件值。即該點(diǎn)的壓力至少不得低于輸送液體該水溫下相應(yīng)的汽化壓力Pva

。（2）吸水管線中壓力降落為泵外壓力降落與泵內(nèi)壓力降落之和。

對(duì)運(yùn)行的水泵裝置可由真空表直接讀出Hv

，工藝設(shè)計(jì)中的水泵裝置可通過計(jì)算后確定。

是很難進(jìn)行實(shí)測(cè)和計(jì)算的。吸水管路壓力變化與泵內(nèi)最低壓力計(jì)算

在一定的外界條件下，不會(huì)改變，對(duì)于一定的泵通過某一流量時(shí)，泵內(nèi)的壓力水頭降是一定的，要提高值，只有降低水泵安裝高度HSS

，或降低吸水管路的水頭損失∑hs

，因此，正確確定水泵安裝高度，減少吸水管路的水頭損失，對(duì)改善水泵的吸水條件，減少泵站的投資有很重要的意義。5.3.1裝置汽蝕余量(NPSH])a

定義：指水泵吸入口處，單位重量液體必須具有的超過相應(yīng)溫度下的飽和汽化壓力的富余能量。其大小用換算到水泵基準(zhǔn)面的米水柱高度表示。根據(jù)定義如圖可知5.3汽蝕余量各水泵基準(zhǔn)面5.3.2水泵必需的汽蝕余量（NPSH）r如圖列出集水池水面與水泵進(jìn)水口斷面1-1的能量方程將上式代入式得：當(dāng)pK降至臨界壓力點(diǎn)pva時(shí)上式寫成：5.3.2水泵必需的汽蝕余量（NPSH）r

方程式右側(cè)是水泵臨界汽蝕余量（NPSH）r，也稱必需汽蝕余量，方程表明，裝置提供的汽蝕余量等于水泵需要的汽蝕余量，即供給水泵內(nèi)部產(chǎn)生的壓力水頭下降值。水泵樣本中標(biāo)明的“汽蝕余量”是水泵必需的汽蝕余量，為了保證水泵正常運(yùn)行時(shí)不發(fā)生汽蝕。實(shí)際應(yīng)用中，裝置汽蝕余量應(yīng)大于必需的汽蝕余量水泵廠提供的是額定轉(zhuǎn)速下的值，若水泵的轉(zhuǎn)速變則：汽蝕基本方程式Hs

5.4水泵安裝高度

5.4.1、水泵允許吸上真空高度HS

定義:指水泵在標(biāo)準(zhǔn)況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，水泵吸入口處所允許的最大吸上真空值。是表示離心泵和臥室混流泵吸水性能的一種方式。由式則：為了運(yùn)行安全，水泵廠將上式引入了安全值0.5mH2O,則表示為：5.4水泵安裝高度

5.4.1、水泵允許吸上真空高度HS水泵樣本中給出的HS是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下確定的值。在一定的外界條件下，Hs值反映了水泵自身的吸水性能，它與允許汽蝕余量的關(guān)系為：

5.4水泵安裝高度5.4.2計(jì)算水泵安裝高度HSS

水泵進(jìn)水口處的真空值如果小于等于水泵的允許吸上真空高度Hs，水泵不會(huì)發(fā)生汽蝕，因此得到水泵的最大安裝高度為：以吸水池水面為基準(zhǔn)面,列出0-0與1-1斷面的能量方程。水泵廠給出的HS值，是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下得出的，即大氣壓力為10.33mH2O、水溫為20℃時(shí)，以清水在額定轉(zhuǎn)速下通過汽蝕試驗(yàn)得出的。當(dāng)使用條件改變，對(duì)HS應(yīng)該進(jìn)行修正。（1）轉(zhuǎn)速改變，HS可按下式進(jìn)行近似修正

HS‘=10-（10–HS）（）2

（2）大氣壓和溫度改變，HS可按下式進(jìn)行修正

HS‘=HS+（ha-10.33）-（hv-0.24）5.4.2計(jì)算水泵安裝高度HSS例題：12Sh-9型水泵的允許吸上真空高度Hs=4.5m，水泵運(yùn)行時(shí)的流量為Q=0.2m3/s，吸水井最低水位為13.85m，