泵发生汽蚀现象的原因分析

1、水泵发生汽蚀情况介绍
某热泵机房中，4台河水取水泵的额定工况流量均为Q-958m³/h，扬程H-21m，转速n-1480rpm。水泵进、出口接管管径均为DN350，水泵本体接口口径为DN400。当水泵接通电源开始运转后，可以很明显的听到水泵发出的“啪、啪、啪"的炸裂声，通过超声波流量计进行检测，检测到水泵出水流量仅为680m³/h，与额定工况偏差很大，可以判定该水泵在运行过程中发生了很严重的汽蚀现象。
发生汽蚀的原因分析有以下几点:
（1）水泵进口压力低；
（2）水泵进出口接管管径偏小；
（3）其他原因。
2、水泵入口压力分析计算与结论
2.1、水泵进口压力计算
2.1.1、水泵吸入口前取水管网水力计算：
另外取水头部过滤网+取水格栅阻力损失2m；水泵前Y型过滤器阻力损失1m。突变管局部阻力系数ξ= (1-A1/A2) ^2，DN800突缩为DN350，ξ- (1-12.25/64) 2-0.6538，局部阻力=2.193KPa，DN350突扩为DN400，ξ= (1-12.25/16)、2=0.055，局部阻力=0.186KPa，弯头、三通的局部水损取沿程水损的30%。
综上计算：水泵若正常开启运行后，从取水口至水泵吸入口总水损= (0.676+0.072) X1.3+2+1+0.238=4.21m
2.1.2、水泵进口压力：
河水水位实测黄海高程为0.54知，水泵吸入口实测高程为-5.32m，大气压力10m。
水泵吸入口之前压力P=10+0.54-(-5.32)-4.21-11.65m
 2.1.3、水泵的必需汽蚀余量NPSHr
根据厂提供取水泵选型资料，查得本项目取水泵的性能特性曲线，在额定工况下，可知该水泵的必需汽蚀余量为6m。
2.2、水的汽化压力计算
根据安托尼方程lgP-A-B/ (T+C)，河水温度为30C时A=7.07406，B=1657.46，C=227. 02，可计算出夏季30℃的河水的汽化压力为4.219KPa。
2.3、计算分析结论
根据上述计算，考虑水体汽化压力0.42m并附加0.3m的安全值，只需保证水泵进口压力大于6.72m，实际的进口压力为11.65m,水泵进口压力能满足水泵必须汽蚀余量的要求。水泵进口压力低不是造成本项目取水发生汽蚀的主要原因。
3、水泵进出口按管管径计算分析
水泵进出口管径均为DN350，外径377mm，壁厚8mm,理论流量958m³/h，实际流量680m³ /h。在流量为958m³ /h情况下，管道内水体流速为2.60m/s;在流量为680m³/h情况下，管道内水体流速为1.85m/s。
根据《现代泵技术手册》中水泵设计要求:当水泵吸口。口径小于DN250时，水泵吸口前管段水体流速宜控制在1.0-1.6m/s之间: 当水泵吸口口径大于等于DN250时，水泵吸口前管段水体流速宜控制在1.2-2.0m/s。
某热泵机房取水泵进出口口径均为DN400，按上述要求，该取水泵吸入口前管段水体流速宜控制在1.2-2.0m/s 之间，而实际流速为2.6m/s， 因此取水泵前后管径偏小是造成本项目发生汽蚀的重要原因。
4、其他原因分析
4.1、水体中气体含量较大
某热泵机房水源水来自其北面的蟒蛇河，蟒蛇河为淡水河，水体中氧气、二氧化碳等气体含量较多。在其流经水泵吸入口后，由于水泵吸入口至水泵叶轮叶片处压力降低，气体溶解度降低，气体析出，并且在叶片入口附。近液体压力低处，甚至形成局部的真空，部分水体汽化, 加重汽蚀并使得水泵出水量降低。
4.2、突缩管及突扩管
河水从DN600引水管汇入机房内DN800的集水管内，再由DN350的支管引水至DN400的水泵吸入口，水在突缩管及突扩管中流动时都会产生局部的死区，导致水泵抽水量不足，从而形成汽蚀。
4.3、水泵构造
在水泵运行过程中，液体压力沿着泵入口到叶轮入口而下降，在叶片入口附近液体压力低，甚至形成局部的真空，所以，水泵在运行过程中，或多或少会产生汽蚀现象。
5、现场整改
根据上述分析，造成本项目取水泵发生汽蚀可能的原因为水泵进出口管径偏小，吸入口管道水体流速过大，并且水泵吸入口直管段距离太短，水力工况不好。受机房空间等限制，水泵吸入口前端做段长直管道不合实际，于是利用现场便利条件，将水泵吸入口径调整为DN400，吸入口管道内水体计算流速为2m/s。调整完成后进行通电测试，水泵在开启运行段时间后，已基本听不到异响，使用超声波测量仪检测出水泵的出水流量为930m³/h,已基本达到水泵额定工况下的流量。
6、结论
在开式取水系统设计中，除了需要选用高汽蚀性能的水泵及进行必须的汽蚀计算外，还需要严格控制水泵进出口的流速。