泵的入口/吸入端必須具有一定的絕對(duì)液體能量，才能正常工作。我們稱(chēng)這種以英尺或公制米表示的能量為必要的NPSHR。在美國(guó)，NPSHR由泵制造商在其液壓實(shí)驗(yàn)室中根據(jù)液壓協(xié)會(huì) (HI) 制定的程序確定。這種必要的絕對(duì)能量超過(guò)液流的汽化壓力，泵需要從與其相連的系統(tǒng)中獲得這種能量。我們稱(chēng)這種絕對(duì)系統(tǒng)能量有效NPSHA。

　　當(dāng)NPSHA不超過(guò)NPSHR時(shí)，我們的系統(tǒng)達(dá)到液流的絕對(duì)壓力小于液流的汽化壓力的狀態(tài)。此時(shí)，液流開(kāi)始發(fā)生狀態(tài)變化，由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，開(kāi)始蒸發(fā)沸騰。在泵的葉輪中形成的蒸汽氣泡繼續(xù)在整個(gè)葉輪中延伸，并朝著泵中壓力增加的區(qū)域移動(dòng)，直到它們?cè)谧銐虻膲毫ο缕屏岩曰謴?fù)液態(tài)。這種狀態(tài)的變化是一種極其強(qiáng)烈的反應(yīng)，導(dǎo)致在極高的局部壓力下產(chǎn)生少量的液體射流。射流撞擊葉輪表面，就像水射流切割器一樣，導(dǎo)致少量金屬?gòu)娜~輪表面脫落。每分鐘都會(huì)發(fā)生成千上萬(wàn)的氣泡內(nèi)爆。每次短暫的氣泡內(nèi)爆都會(huì)撞擊金屬，導(dǎo)致金屬乏力并脫落。結(jié)果會(huì)引起低頻振動(dòng)和噪音 (類(lèi)似瓶子里石頭或大理石晃動(dòng)的聲音)，會(huì)帶來(lái)很大的潛在危害，包括葉輪腐蝕造成小孔，使金屬密封面產(chǎn)生間隙，造成軸承損壞等。這種典型現(xiàn)象稱(chēng)為空化現(xiàn)象。

　　現(xiàn)在我們遇到了一個(gè)典型的空化問(wèn)題，我們可以采取什么措施來(lái)減少、消除或防止它？我們將這個(gè)問(wèn)題分為引起氣蝕的兩個(gè)方面進(jìn)行分析，即系統(tǒng)的NPSHA小于泵的NPSHR。在考慮改善NPSHA的方法之前，讓我們先看看哪些選項(xiàng)可以降低NPSHR。

　　許多泵制造商為特定泵提供可選的低NPSHR葉輪。這些葉輪通常具有較大的入口孔面積 (圖1) 2，從而降低了防止空化所需的絕對(duì)能量。我們已經(jīng)看到使用這種葉輪的典型設(shè)備包括立式渦輪熱井冷凝水泵，其中主葉輪是低NPSHR葉輪。低NPSHR主葉輪也可以用于另一種類(lèi)型的工作，例如用低系統(tǒng)NPSHA處理液氨或任何其他高汽化壓力液體流。

　　如果您現(xiàn)有的泵沒(méi)有提供可選的低NPSHR葉輪，那么將在下面的方案B中討論類(lèi)似但更徹底的方法。

　　考慮到NPSHR的減少，通過(guò)安裝工作速度較慢的較大泵，很明顯，將獲得較大的進(jìn)氣面積，從而減少了NPSHR。盡管這種方法比較昂貴，但它確實(shí)可以解決您的空化問(wèn)題。

　　一些泵制造商還提供了另一種選擇，即用看起來(lái)像葡萄酒開(kāi)瓶器或包裝提取器的裝置代替葉輪螺母 (用于葉輪的鑰匙)，稱(chēng)為誘導(dǎo)器。誘導(dǎo)器本質(zhì)上是具有高吸力比轉(zhuǎn)速的軸流式葉輪。它的工作模式就像在葉輪的吸入端放置一個(gè)小的前葉輪或增壓泵，以幫助推動(dòng)液流進(jìn)入泵，從而降低NPSHR。并非每個(gè)泵制造商都提供此設(shè)備，但仍值得研究作為可選解決方案。

　　NPSHA是離心泵入口處的總絕對(duì)能量之和，必須大于泵的NPSHR。本節(jié)將介紹如何使用NPSHA公式作為故障排除的診斷工具，以減少或消除氣蝕，甚至在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)防止氣蝕。讓我們首先看看NPSHA來(lái)自哪里，以及我們?nèi)绾味x和確定計(jì)算該值的公式。

　　泵入口處的絕對(duì)能量來(lái)自多種系統(tǒng)來(lái)源。對(duì)于本節(jié)的討論，我們只關(guān)心發(fā)生在泵入口處的那些物體，這樣我們就可以專(zhuān)注于系統(tǒng)的泵吸入側(cè)。如圖3所示，我們定義了系統(tǒng)的幾個(gè)變量4:

　　這個(gè)值經(jīng)常從凈有效能量中減去，因?yàn)槿绻麅裟芰康?。在汽化壓力下，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生氣蝕。

　　NPSHA是泵吸入端的所有絕對(duì)系統(tǒng)能量的總和。表1是一本 “能源分類(lèi)書(shū)”，可幫助我們確定吸入端的能源是對(duì)我們有利的能源貸款人，還是對(duì)我們有利的能源借款人。

　　請(qǐng)注意，以英尺 =(psi × 2.31)/SG為單位的壓頭，其中SG是泵送溫度下液流的比重。

　　確保在您的泵送條件下NPSHA足夠大于NPSHR，然后可以開(kāi)始工作。NPSHA與NPSHR的比率稱(chēng)為NPSH裕度。在許多情況下，使用2英尺余量足夠安全: NPHSA > NPSHR 2 ft。您的安全裕度應(yīng)根據(jù)具體的工作條件確定。HI關(guān)于NPSH余量值的規(guī)定表明，普通工業(yè)泵的NPSHA余量值應(yīng)至少達(dá)到NPSHR值的1.3倍。HI建議高吸能量泵的余量值應(yīng)高達(dá)NPSHR的1.6倍，這通常很難滿足。

　　我們可以研究NPSHA的組成部分，并通過(guò)改進(jìn)系統(tǒng)的NPSHA來(lái)幫助減少，消除或防止空化問(wèn)題。我們有5個(gè)引起氣蝕的NPSHA的系統(tǒng)相關(guān)組件。我們使用診斷工具將NPSHA劃分為各個(gè)組件，以進(jìn)行分析，該診斷工具通過(guò)改進(jìn)系統(tǒng)的NPSHA來(lái)幫助減輕，消除或防止空化問(wèn)題。

　　我們不能提高大氣壓力。除非您將工廠移至較低的高度以獲得更高的大氣壓，否則別無(wú)選擇。

　　對(duì)于開(kāi)放式吸氣罐，液流表面上的表壓 (hp) 為0psig。如果遇到氣蝕問(wèn)題，可以考慮密封吸氣罐并對(duì)其加壓到一定程度，這樣就可以消除氣蝕。

　　對(duì)于封閉的吸氣罐，您可以考慮增加大型儲(chǔ)罐中的現(xiàn)有壓力。只要您有辦法增加NPSHA的此成分，就可以改善空化問(wèn)題。

　　液位相對(duì)于泵吸入端的高度是改善NPSHA并減少氣蝕或氣蝕威脅的關(guān)鍵因素。增加供應(yīng)罐中的液位。在空化問(wèn)題嚴(yán)重的極端情況下，據(jù)我所知，一些工廠設(shè)法提高了其供應(yīng)罐的高度，從而提高了液位。

　　仔細(xì)分析吸管。增加管道尺寸以減少摩擦分量。使管道筆直，減少吸水管中的彎頭數(shù)量，從而減少摩擦。將吸入管中的標(biāo)準(zhǔn)彎頭更換為長(zhǎng)半徑彎頭。吸水管中的閥門(mén)應(yīng)使用低摩擦損失的閥門(mén)，如球閥，而不是摩擦損失高的截止閥。清潔吸入管路篩網(wǎng)。盡一切可能將吸入管中的摩擦降至最低。

　　汽化壓力是液流從液體變?yōu)闅怏w時(shí)的內(nèi)部壓力。汽化壓力受溫度的影響很大，特別是在高溫下。降低液體流的溫度可以降低其汽化壓力并增加NPSHA，從而減少氣蝕問(wèn)題。

　　您已經(jīng)盡力調(diào)整泵以改善其N(xiāo)PSHR，并且還優(yōu)化了系統(tǒng)以增加其N(xiāo)PSHA，但是仍然存在氣蝕問(wèn)題，從而損壞了泵。那么現(xiàn)在該怎么辦？

　　第三種選擇并不能幫助您消除或防止氣蝕問(wèn)題，但有助于減少氣蝕對(duì)泵造成的損壞。對(duì)于容易產(chǎn)生氣蝕的泵，尤其是其葉輪，不適合用青銅，鑄鐵或任何其他較軟的金屬制成。您應(yīng)該選擇較硬的材料，至少316不銹鋼葉輪，這是大多數(shù)泵制造商提供的標(biāo)準(zhǔn)可選材料。11-13% 鉻合金，CD4MCU，涂層stryte硬質(zhì)合金，28% 鉻鐵或其他硬質(zhì)葉輪表面可以更好地抵抗空化造成的損壞。例如，當(dāng)處理非常熱的液體流時(shí)，溫度超過(guò) ~ 180 °F(82 °C)，或者在處理高汽化壓力液體流量時(shí)，我通常建議客戶在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段考慮采取某些安全措施，即使用最堅(jiān)硬的材料來(lái)制造泵。

　　空化已被認(rèn)為是離心泵可靠性降低的主要原因之一。與泵所需的能量 (NPSHR必須NPSHR) 相比，泵的吸入端絕對(duì)系統(tǒng)能量不夠大，會(huì)導(dǎo)致氣蝕問(wèn)題，降低泵的可靠性。文中的水泵有助于減少、消除或防止空化的兩種方案，在方案1和方案2實(shí)施失敗的情況下，本文的水泵還提供了第三種方案，它可以將空化造成的不利影響降低到最小。我相信這些故障診斷技術(shù)將有助于提高您的泵和泵系統(tǒng)的性能，使它們工作得更好，并且需要更少的維護(hù)和工作成本。