水環(huán)真空泵汽蝕真空泵原理及預防情況

　　一、汽蝕產(chǎn)生原理

　　

　　汽蝕是由液體氣化引起的，液體分子逸出液體表面，成為氣體分子的過程，稱為“氣化”。液體的氣化程度與壓力的大小、溫度高低有關(guān)。溶解于液體中的氣體，在壓力和溫度變化時也會釋放出來，形成氣穴。當液體內(nèi)部壓力下降，低于液體在該溫度下的飽和蒸汽壓時，在局部區(qū)域形成氣泡或氣穴；而在壓力升高的地方氣泡突然被四周的壓力壓破，液流因慣性以極高的速度向氣泡中心擠壓，對設(shè)備造成水力沖擊。這種微泡的產(chǎn)生、潰裂以及對過流表面產(chǎn)生物理和化學作用的整個過程稱為汽蝕。汽蝕時產(chǎn)生的氣泡流動到高壓處時，其體積減小以致破滅。這種由于壓力上升氣泡消失在液體中的現(xiàn)象稱為汽蝕潰滅。

　　

　　真空泵在運轉(zhuǎn)中，若其過流部分的局部區(qū)域（通常是葉輪葉片進口稍后的某處）因為某種原因，抽送液體的絕對壓力降低到當時溫度下的液體氣化壓力時，液體便在該處開始氣化，產(chǎn)生大量蒸汽形成氣泡，當含有大量氣泡的液體向前經(jīng)葉輪內(nèi)的高壓區(qū)時，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以致破裂。在氣泡凝結(jié)破裂的同時，液體質(zhì)點以很高的速度填充空穴，在此瞬間產(chǎn)生很強烈的水擊作用，并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面，沖擊應(yīng)力達到幾百至幾千個大氣壓，沖擊頻率達到每秒幾萬次，嚴重時會將壁厚擊穿。

　　

　　在真空泵中產(chǎn)生氣泡和氣泡破裂使過流部件遭受到破壞的過程就是真空泵中的汽蝕過程。真空泵產(chǎn)生汽蝕后除了對過流部件產(chǎn)生破壞作用，還會產(chǎn)生噪聲和振動并導致泵的性能下降，嚴重時會使泵中液體中斷，不能正常工作。

　　

　　水環(huán)泵的汽蝕損壞都是在氣泡產(chǎn)生和破裂的部位，金屬表面出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象，嚴重的會出現(xiàn)蜂窩狀損壞。如果真空泵葉輪在汽蝕部位有較大的殘余應(yīng)力，還會引起應(yīng)力釋放，產(chǎn)生裂紋。由于泵汽蝕時氣泡在高壓區(qū)連續(xù)發(fā)生突然破裂，以及伴隨著強烈水擊產(chǎn)生的噪聲和振動，可以聽到像爆豆似的劈劈啪啪的聲音。如果上述氣泡在金屬表面上破裂，金屬表面將受到連續(xù)強烈的水擊出現(xiàn)麻點，金屬晶粒松動并剝落而成蜂窩狀甚至穿孔。汽蝕破壞除機械作用外，還伴隨著電解、化學腐蝕等多種復雜的作用。實際破壞效果表明，泵過流部件汽蝕破壞的部位，正是氣泡消失的地方。真空泵需要用液體作為工作介質(zhì)。每種液體

　　

　　在某一溫度下都有對應(yīng)的飽和蒸汽壓。當吸入?yún)^(qū)域的絕對壓力越接近液體的飽和蒸汽壓時，液體越接近沸騰狀態(tài)。這時，在吸入?yún)^(qū)域的工作液表面會產(chǎn)生大量的氣泡，由于液體在工作腔內(nèi)產(chǎn)生的工作液蒸汽會占據(jù)部分工作腔的空間，泵對外的吸氣能力會有所下降。當吸入?yún)^(qū)域的壓力達到工作液的飽和蒸汽壓時，可以認為工作腔內(nèi)全部充滿了工作液蒸汽，此時泵對外的吸氣能力接近于零，而此時泵的汽蝕現(xiàn)象也z*為嚴重。

　　

　　如果工作液是水，水溫越高，泵的抽氣性能下降越多。水環(huán)真空泵的水溫對其性能影響較大，而水環(huán)真空泵的性能曲線均為在15℃的水溫條件下測得，因此在實際選用水環(huán)真空泵時應(yīng)對水環(huán)真空泵的抽氣速率進行修正。

　　

　　二、水環(huán)真空泵汽蝕現(xiàn)象的消除方法及預防

　　

　　水環(huán)真空泵在汽蝕狀態(tài)下長時間工作，會造成泵的噪聲、振動變大，甚至對泵造成損壞，因此應(yīng)盡量避免水環(huán)真空泵在汽蝕狀態(tài)下工作，可通過以下方法：

　　

　?。?）降低水的溫度

　　

　　由于真空泵冷卻水溫升高會導致其抽氣能嚴重降低，真空泵密封水溫度必須低于排汽壓力對應(yīng)的飽和溫度，否則就會使真空惡化，還會導致真空泵葉輪的汽蝕損壞。因此降低水的溫度達防止汽蝕的效果。

　　

　　（2）提高選型的準確性，使真空泵運行在安全區(qū)域

　　

　　在選型階段，選擇真空泵吸入壓力及水的溫度時應(yīng)盡量避開真空泵容易發(fā)生汽蝕的壓力范圍，即避免真空泵在臨界真空度或臨界排氣壓力的區(qū)域內(nèi)運行，盡量減輕汽蝕的產(chǎn)生。

　　

　?。?）安裝汽蝕保護管

　　

　　安裝有汽蝕保護管的真空泵，汽蝕過程中產(chǎn)生的氣泡在壓縮過程時破裂，從外部引入壓力較高的不凝氣體能夠及時補充因氣泡破裂而出現(xiàn)的空間，這樣可以大大減輕汽蝕對泵的損害并降低汽蝕引起的噪聲和振動。

　　

　　某些泵具有汽蝕保護接口，如在極限壓力下工作，開啟汽蝕保護管接口（或與汽水分離器連接）可在z*大限度保證吸氣效果的情況下消除汽蝕聲，并對泵進行保護。

　　

　?。?）配大氣噴射器

　　

　　大氣噴射器作用是利用大氣壓相對于真空泵的壓差，產(chǎn)生空氣射流，在噴射器內(nèi)獲得比真空泵更低的抽吸壓力，從而消除真空泵的極限壓力，防止真空泵汽蝕，起到保護真空泵的作用。由于大氣噴射器是為了防止真空泵汽蝕、保護真空泵而設(shè)置的，一般設(shè)置有大氣噴射器的真空泵，抽吸形成的真空要好于沒有裝設(shè)的。

　　

　?。?）采用更低的飽和蒸汽液體作為工作液

　　

　　將工作液由原來的水改為變壓器油，其極限真空度因油的飽和蒸汽壓較低得到較高的提升。在抽除污染較大的氣體及在某些特殊工作場合時，真空泵的工作液也可用其它液體（可用甲醇、乙醇、二甲苯、苯胺、丙酮等粘度較低的有機溶劑），其極限真空度由工作液的飽和蒸汽壓決定。

　　

　　油環(huán)真空泵可在20~90℃工作，所以其在抽除水蒸氣等氣體時因油溫較高，水蒸氣不易凝結(jié)，所以泵油不易被乳化，從而提高了泵油的使用壽命。使用有機溶劑作為工作液時，應(yīng)注意電機是否防爆，對真空泵及其密封件的腐蝕問題。

　　

　?。?）泵的葉輪、圓盤等采用防汽蝕能力較強材料

　　

　　不同的材料抗汽蝕能力有十分明顯的區(qū)別。響材料抗剝蝕能力的因素很多，通常具有高硬度和高彈性的材料抗剝蝕能力較強。國外推薦低碳鉻鎳合金鋼，如13Cr4N作為在汽蝕狀態(tài)下工作的水力機械材料，具有較好的抗剝蝕性能。對葉輪涂層的方法比較常用，非金屬涂料涂敷采用環(huán)氧樹脂、尼龍粉、聚氨酯等。在流道表面堆焊合金或噴涂合金防止汽蝕破壞也取得了一定效果，如不銹鋼焊條堆焊法、不銹鋼板鑲焊修補法、合金粉末噴焊。

　　

　　就非金屬和合金（包括不銹鋼）的幾種方法比較，非金屬涂層方式經(jīng)濟，但應(yīng)當對其操作工藝嚴格控制，以防止涂層脫落。采用合金粉末噴焊效果好但成本高，且有些地方可能無法進行。

　　

　　三、結(jié)束語

　　

　　真空泵發(fā)生汽蝕是真空泵常見的故障，任何真空泵都會發(fā)生汽蝕。在磚瓦企業(yè)日常生產(chǎn)中，做好設(shè)備的基本維護工作，對真空泵汽蝕有一個清晰的認識，并合理選擇預防汽蝕的方法，一定可以達到減輕真空泵汽蝕的目的。