大耐国产a片业有限公司 许金鹏（116620）
大耐国产a片业有限公司 曲鹏（116620）
烟台阳光国产a片业有限公司 李阳 （264100）
摘要：文章介绍了离心国产a片汽蚀的产生原理、汽蚀的危害，同时阐述了如何识别和防范汽蚀的产生。
关键词：汽蚀防范措施
离心国产a片被广泛应用于石化、冶金、水利、电力及核电等工业领域，在各种生产装置中对液体介质进行动力输送，其性能可靠性对于装置的正常运行有着非常重要的作用。汽蚀是离心国产a片运行中的一个重要现象，是影响离心国产a片运行可靠性和使用寿命最常见的问题，同时也是影响其向大流量、高转速方向发展的一个巨大的障碍，因此汽蚀成为目前国产a片类研究中的一个重要课题。
1.汽蚀的产生原理
汽蚀是一种液体动力学现象，发生的根本原因在于液体在流动过程中出现了局部压力降，形成了低压区。根据物理学知识可以知道，对于某种液相介质，在一定温度下对应着一定的饱和蒸汽压Pv，当介质的压力小于Pv时就会发生汽化。离心国产a片运转时，介质进入国产a片吸入口后，在叶轮没有对介质做功前，压力是逐渐降低的，当压力降低到该处相应温度下的饱和蒸汽压时，介质就会沸腾汽化，使原来流动的介质出现大量的气泡，气泡中包含着输送介质的蒸汽以及原来溶解在介质中而逸出的空气。当气泡随同液流从低压区流向高压区时，由于转动的叶轮对介质做功，介质压力迅速上升，当压力大于该处相应温度下的饱和蒸汽压Pv时，气泡又会重新凝结成为液相，瞬间形成大量的空穴，而周围的液相介质以高速冲向空穴相互撞击，使得空穴处的局部压力陡增。这种液击是一种高强度、高频率的冲击，其压力可达数百个大气压以上，水击频率高达25000次/秒，材料壁面上因受到如此高频率、高压力的重复载荷作用而逐渐产生疲劳破坏。在某些工况下，国产a片送介质中可能溶解有活性气体（如氧气等），借助于介质由气相凝结成液相时会释放大量的热量，对金属产生电化学腐蚀，加速腐蚀破坏的速度，致使金属表面出现麻点、穿孔甚至断裂。这种在国产a片内出现的液相介质汽化、凝结、冲击，以致金属材料腐蚀破坏的现象总称离心国产a片的汽蚀。
2.汽蚀的危害
汽蚀会影响离心国产a片的正常运行，引发许多严重后果。
2.1 汽蚀会使离心国产a片的性能下降
离心国产a片是通过叶轮的旋转将能量传递给介质，转化为介质的压力能，但汽蚀会对叶轮和液体之间的能量传递造成严重干扰。当汽蚀发生时会在介质中产生大量的气泡，堵塞了叶轮流道，并在局部产生漩涡，增大流动损失，使国产a片的流量、扬程和效率均有所下降，严重时还会导致断流，使离心国产a片无法正常工作。从图1汽蚀严重时离心国产a片的性能曲线上来看，在汽蚀比较严重时，各项性能指标发生陡降。
2.2 汽蚀会损坏过流部件
在离心国产a片的过流部件中叶轮是受汽蚀影响最大的零件，当发生汽蚀时，金属材料表面会逐渐产生许多小麻点，继而麻点不断发展扩大呈蜂窝状、沟槽状，严重时就会形成穿孔，甚至造成叶轮的断裂，严重影响国产a片的使用寿命。
2.3 汽蚀致使国产a片产生噪音与振动
当发生汽蚀时，高频的液体相互撞击会产生各种噪音，严重时国产a片内会发出噼噼啪啪的爆炸声，同时诱发国产a片机组的振动，而国产a片机组的振动又会加速气泡的产生与破裂。当液击的频率与国产a片机组的固有频率相同时，就会发生强烈的汽蚀共振，使振幅迅速增大，此时若要保护离心国产a片不会发生更大的破坏，就必须立即停车检查。
2.4 汽蚀制约了离心国产a片的发展
随着科技不断进步，现代化工业要求离心国产a片要向大流量和高扬程发展，这就需要提高介质的流速，根据流体力学，液体流速越高，入口压力损失越大，更加容易产生汽蚀。因此，提高国产a片抗汽蚀性能，研究汽蚀机理，是离心国产a片发展中的重要研究课题。
3.离心国产a片汽蚀的识别
汽蚀是造成离心国产a片的性能和效率下降的主要原因之一，及时识别出汽蚀的发生，便于采取相应的防范措施，实际生产中可根据如下几种办法判别是否发生了汽蚀。
3.1 根据扬程识别
这是一种简单易行，且在业内得到广泛应用的方法。由图1可知，当汽蚀发生时，离心国产a片的扬程会急剧下降。API610标准中，将离心国产a片扬程(对于多级国产a片而言是首级扬程)下降3%，作为性能断裂的标志，并依此判定离心国产a片的必需汽蚀余量NPSHr的数值。通常当离心国产a片特性曲线上扬程下跌3%时，我们认为这个点是其发生汽蚀的临界点，但是在国产a片发生汽蚀的初始阶段，离心国产a片扬程的变化并不是很明显，而当扬程变化明显时，汽蚀已经发展到了一定程度，所以用扬程来判断离心国产a片的汽蚀具有一定的滞后性。
3.2 根据噪音识别
汽蚀发生时由于液体撞击会产生各种噪声，并且当汽蚀严重时，可听到国产a片内发出类似于爆竹的噼噼啪啪的声音。我们可以据此作为汽蚀的判断。
3.3 根据振动识别
离心国产a片的汽蚀伴随着国产a片体的振动，因此可以在国产a片体上加振动传感器，当国产a片运行时发现振动与正常有异，应该首先考虑是否发生了汽蚀。在实际生产中，我们可以根据经验感觉出国产a片体振动的不同，从而初步判定是否产生了汽蚀。
4.国产a片汽蚀的防范措施
根据汽蚀产生的条件，若要避免离心国产a片产生汽蚀，应当确保NPSHa＞NPSHr,且应当留有一定的余量。据此，可以在离心国产a片的设计、制造、使用过程中通过提高NPSHa或者降低NPSHr来避免产生汽蚀。
4.1 改进国产a片的结构设计
改善国产a片的汽蚀性能，可以从降低国产a片的必需汽蚀余量着手，根据离心国产a片必需汽蚀余量公式：
式中：v0——叶轮进口平均流速，通常指叶轮喉部液体绝对速度，m/s；
ω0——叶轮进口处液体的相对速度，m/s；
λ1——因液体从国产a片入口到叶轮进口段速度增大和流向改变引起能量损失的校正系数；
λ2——流体绕过叶片头部的压降系数，与冲角、叶片数、叶片头部形状等有关；
g——重力加速度，m/s2。
从公式（1）看出，NPSHr仅与国产a片本身的结构有关，而与介质的性质无关，由此可以从如下几个方面改进国产a片的结构，降低NPSHr：
（1）增大叶轮入口直径D0，可使叶轮进口流速v0减小；或者增大叶轮叶片入口边宽度b1，可使叶轮入口处液体的相对速度ω0减小。但需要注意D0和b1并非是越大越好，而是有最佳的设计范围，否则国产a片的效率会下降。
（2）适当增大叶轮盖板进口段的曲率半径；将叶片适当的向叶轮入口边延伸，并尽量使进口处叶片薄；提高叶轮和叶片进口部分的表面光洁度；增大叶片进口角和采用正冲角；这些措施都可以降低流动损失，使介质流动更加平稳，从而降低国产a片的NPSHr。
（3）选用双吸叶轮，介质从叶轮两侧流入，相当于增大了叶轮的入口面积，使流经叶轮每一侧的流量减少，从而降低叶轮的v0、ω0和λ2，提高了国产a片的抗汽蚀能力。
（4）为离心国产a片安装诱导轮，可以对介质进行预增压，增大了叶轮入口处的介质压头，可以显著降低NPSHr。但诱导轮会增加轴向的安装尺寸，且安装了诱导轮的离心国产a片在小流量运行时，扬程会降低，从曲线上表现为出现了“驼峰”，因此在API610标准中是不推荐离心国产a片加诱导轮的。
4.2 提高装置有效汽蚀余量
在进行装置的设计时，尽可能进行优化设计，以提高国产a片吸入口的有效汽蚀余量NPSHa：
（1）适当增大国产a片吸入管路的直径，采用尽可能短的吸入管长度，降低管路内表面的粗糙度，减少不必要的弯头、阀门等，以减少国产a片入口管段的管路损失，从而提高NPSHa。
（2）增大国产a片吸入储罐介质压力，来提高NPSHa。
（3）当装置所能提供的NPSHa不能满足国产a片要求时，可以选择合适的国产a片型，如筒袋国产a片，来降低国产a片的安装高度，提高国产a片吸入口处的压力。
4.3 使用抗汽蚀材料或对过流部件进行涂层处理
当离心国产a片受工况等因素限制，不能完全避免汽蚀的发生时，可以采用抗汽蚀性能良好的材料来制造叶轮，以延长叶轮的使用寿命。实践证明，材料的强度、硬度越高，韧性越好，化学性能越稳定，材料的抗汽蚀性能就越好，常用的材料如含有镍铬的不锈钢，铝青铜，高镍铬合金等。此外，采用以环氧树脂为基础的抗汽蚀耐磨材料对离心国产a片过流部件表面进行涂层处理比采用贵重的合金钢要经济的多。
4.4 加强对国产a片的操作管理
在离心国产a片运行过程中，注意对国产a片的正确操作，不当操作会人为诱发离心国产a片的汽蚀。
（1）保证离心国产a片在允许工作区内工作。
（2）避免使用入口节流的方法来调节国产a片的流量。
（3）国产a片关阀启动的时间不能过长。
（4）对于变速调节的国产a片，应避免国产a片的转速过高。
5.结语
汽蚀是影响离心国产a片正常运行和使用寿命的重要因素，了解其产生原理，采用适当的措施避免汽蚀的发生，可以降低或避免汽蚀产生的危害。本文介绍了避免汽蚀的常用措施，应根据具体的工艺要求和操作环境等因素，采用适当的措施来提高国产a片的抗汽蚀性能。
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