离心泵汽蚀裕量

汽蚀是离心泵运行过程中较常见的问题，会引起泵振动和噪音的增加、性能的下降、造成泵零部件的严重损坏。只有全面、正确地理解离心泵的汽蚀性能、合理选择安全裕量，才能确保其安全稳定运行，并达到预期的使用寿命。
       安全裕量的大小，不仅涉及到离心泵能否长期安全稳定运行，还直接影响到装置/设备的投资成本。本文是作者关于离心泵汽蚀问题所写的第二篇专题文章，将收集汇总不同标准/规范、一些国际同行对不同使用工况的离心泵汽蚀安全裕量的规定，并结合一些工程实践，与大家分享特定工况及核电站主要用泵的汽蚀安全裕量应用经验或要求，仅供同行们参考。
1.关于汽蚀的定义
1.1 汽蚀余量
ANSI/API610第11版标准定义如下：
NPSH又称为净正吸入压头，是从基准标高算起的泵**吸入总压头减去液体的汽化压力。
1.2 装置汽蚀余量NPSHA
装置汽蚀余量又称有效汽蚀余量、有效的净正吸入压头，是与泵的操作系统有关的参数，等于液体到达泵的入口时的压头减去汽化压力头后液体的剩余压力头。
1.3 必需汽蚀余量NPSHR
必须汽蚀余量又称必须的净正吸入压头，它是与泵本身的结构设计有关的参数。必需汽蚀余量主要有三种：
 NPSH3：将扬程（**级叶轮）下降3%作为汽蚀的判别点，ANSI/HI9.6.1、ISO9906、ANSI/API610等标准所推荐，并被全球泵行业广泛接受。测量容易，也比较可靠。普遍应用于各种离心泵。
 NPSH0：将扬程即将开始快速下降、但下降为0%作为汽蚀的判别点，定义容易，但测量较困难。常用于轴流泵和混流泵。
 NPSHi（即NPSHincipient汽蚀初生）：将**只汽泡产生时作为汽蚀的判别点，较NPSH3和NPSH0更严格。定义容易，但所需的测量技术复杂、成本非常高。常用于叶轮入口流速较高的高吸入能量泵。
2. NPSH裕量考虑的因素
NPSHA与NPSHR之间的差值称为NPSH裕量；NPSHA与NPSHR之间的比值称为NPSH裕量比。
在大多数泵系统中，NPSHA趋于随着流量的增加而减小，而NPSHR趋于随着流量的增加而增加。NPSH裕量考虑的因素较多，具体如下:
2.1 叶轮进口流速
可以通过降低叶轮进口液体流速来降低NPSHR值，它是转速和叶轮入口直径的直接函数。
2.2 叶轮入口直径
可以通过加大叶轮入口直径来降低NPSHR值，从而增加叶轮该区域的静压头。然而，较大的叶轮入口直径会加剧入口回流的影响，为此必需增加NPSH裕量。
2.3 吸入比转速
吸入比转速，是在*大叶轮直径和给定转速下、以*佳效率点的流量来计算的，是一个与离心泵吸入性能相关的指数。吸入比转速是衡量一台离心泵对内部回流的敏感程度的评估尺度。
   对于大多数泵设计，通常将低于约145公制单位（7500 美制单位）的吸入比转速值表示低值，而将高于约250公制单位（13000 美制单位）被认为高值。与较低的吸入比转速泵设计相比，较高的吸入比转速泵更有可能遇到不良的噪音和振动，允许的运行区间也变得较窄。
2.4 泵送介质的影响
  泵送介质中的磨蚀物在汽蚀工况下会显著增加磨损率。
  少量夹带气体（1%至2%）可以缓冲汽蚀汽泡坍塌产生的冲击力，并可以减少由此产生的噪音、振动和侵蚀损坏。
  液体中的添加剂可能会导致汽蚀破坏加剧。
  液体的腐蚀性会加速汽蚀造成的损害。

2.5 运行范围
叶轮通常设计为在特定流量下运行，当超出规定的流量范围运行时，汽蚀的可能性会大大增加。对于经常在优先工作区（POR）外、但在允许工作区（AOR）内运行的泵，需要使用较大的NPSH裕量/裕量比。
2.6 材料
叶轮可以使用不同的材料制造。硬质塑料和复合材料通常是*不耐汽蚀的材料。铸铁和黄铜在常用金属中的损坏*为严重，而不锈钢、钛和镍铝青铜在相同的汽蚀条件下的损坏要小得多。
2.7 泵大小
与较小的泵相比，大型泵（叶轮入口直径超过450mm）更容易出现汽蚀损坏问题。
2.8 运行情况
汽蚀损坏与时间有关。泵在汽蚀条件下运行的时间越长，损坏程度越大。

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