淺析多級離心泵汽蝕試驗方案

范文鵬 徐文秀

汽蝕試驗是離心泵一項驗證其汽蝕性能的重要試驗，汽蝕試驗的判定結(jié)果，直接影響著泵在現(xiàn)場的運行性能和使用壽命。

要想避免泵在運行過程中發(fā)生汽蝕，必須保證泵入口處最低壓力大于水在此溫下的汽化壓力，即有效汽蝕余量>必須汽蝕余量，這是泵在運行過程中不發(fā)生汽蝕的條件。在出廠前，一般都需要在工廠進行汽蝕試驗來檢驗其汽蝕性能。

1.國內(nèi)汽蝕試驗類型

目前國內(nèi)外各大泵廠多級離心泵汽蝕試驗類型情況如下：

1.1驗證型汽蝕試驗

上海電力修造廠。該廠采用的是驗證型汽蝕試驗，即：保證泵出口流量不變，關(guān)閉進口閥門降低進口壓力，泵的NPSHa有效汽蝕余量將逐漸降低，當(dāng)汽蝕余量值低于泵的必需汽蝕余量（NPSHr），即設(shè)計值時，觀察泵的出口揚程，若出口揚程基本不下降，則證明泵的實際必需汽蝕余量優(yōu)于設(shè)計值，否則汽蝕性能不達(dá)標(biāo)。

1.2總揚程出現(xiàn)拐點（下降3%）

湖南湘電長沙水泵制造有限公司、大連蘇爾壽泵及壓縮機有限公司。這兩個工廠采用的是多級葉輪全部組裝后進行汽蝕試驗，在恒定流量下，通過調(diào)節(jié)閥門入口壓力，直至水泵性能出現(xiàn)拐點（總揚程下降超3%）時，認(rèn)為水泵發(fā)生了汽蝕，根據(jù)汽蝕余量及揚程變化曲線，得出泵的臨界汽蝕余量，再與技術(shù)要求的必須汽蝕余量值比較，進行判定。

1.3NPSH3試驗

德國KSB。該廠采用的是NPSH3試驗，即在組裝前，將首級葉輪安裝于單級試驗泵殼內(nèi)，先進行單級葉輪的性能試驗，得出泵的揚程曲線后，再于恒定流量下通過調(diào)節(jié)入口壓力直至泵的揚程出現(xiàn)拐點（揚程下降超過3%??）時，則認(rèn)為發(fā)生了汽蝕，再根據(jù)曲線得出泵的臨界汽蝕余量。

以上調(diào)查是依據(jù)各個泵廠通行的做法，可以看出，在一些關(guān)鍵問題上的判定存在明顯不同，有必要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)仔細(xì)分析。

2?.實驗類型的分析

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對汽蝕試驗的描述和要求，分析現(xiàn)狀調(diào)查里涉及到的試驗類型：

2.1上海電力修造廠選擇的是驗證型試驗，該汽蝕試驗類型符合ISO9906的標(biāo)準(zhǔn)要求，此試驗雖能保證泵在技術(shù)規(guī)定的要求內(nèi)不會發(fā)生汽蝕，但無法得出泵的具體NPSH值，如果現(xiàn)場參數(shù)（如安裝高度、介質(zhì)溫度）有變更，由于無法知曉其汽蝕余量的大小，在新參數(shù)下是否會發(fā)生汽蝕將無法預(yù)計。

2.2長沙水泵廠及大連蘇爾壽對汽蝕試驗的選擇，在此做重點分析，首先兩個泵廠汽蝕試驗與標(biāo)準(zhǔn)最大的區(qū)別在于：標(biāo)準(zhǔn)給出的是首級葉輪揚程下降3%作為發(fā)生汽蝕的標(biāo)志，而工廠選擇的是總揚程下降3%，這需要分析此判定方法是否符合標(biāo)準(zhǔn)或是比標(biāo)準(zhǔn)要求更高的判定。

對多級泵來說，泵的汽蝕一般只會發(fā)生在首級葉輪（次級葉輪的入口壓力為首級葉輪的出口壓力，此壓頭能夠保證次級及往后葉輪不會發(fā)生汽蝕，隨著首級、次級葉輪逐級往后，泵的壓頭一直在增大），而一些泵廠在進行汽蝕試驗時，選擇把泵的總揚程下降3%作為汽蝕發(fā)生的標(biāo)志，而實際此時泵的首級葉輪揚程下降已超過3%，換句話說，有可能泵的總揚程下降1%時，首級葉輪揚程下降已達(dá)到3%（發(fā)生汽蝕并開始對首級葉輪產(chǎn)生沖擊），而泵廠此時認(rèn)為還未發(fā)生汽蝕，直到總揚程下降3%時才判定汽蝕的發(fā)生。這導(dǎo)致了廠家得出的汽蝕余量值小于實際的NPSHc（臨界汽蝕余量）。汽蝕余量值的變小可導(dǎo)致對汽蝕性能結(jié)果的判定出現(xiàn)差異。

上述判定是基于多級泵的工作原理得出的結(jié)論，如能經(jīng)過試驗進一步驗證，可確認(rèn)判定合理。

2.3德國KSB選擇的是NPSH3試驗，區(qū)別于以上兩個泵廠，KSB是將首級葉輪單獨取出進行試驗，這符合ISO9906及ISO13709的標(biāo)準(zhǔn)要求：多級泵應(yīng)是根據(jù)首級葉輪揚程下降3%來判定，如果無法從第1級吐出口利用一獨立的接頭來測量揚程的變化量，應(yīng)考慮只試驗第1級。

通過分析，通過總揚程下降3%判定汽蝕得出的NPSH值偏小，這有可能為泵在現(xiàn)場安全運行埋下隱患，而NPSH3的試驗符合標(biāo)準(zhǔn)要求，推薦采用該方法進行工廠汽蝕試驗。

3.多級離心泵汽蝕試驗各方案綜合對比

3.1驗證型試驗

優(yōu)點：試驗簡單，節(jié)省過程成本;試驗方案符合標(biāo)準(zhǔn)，且在技術(shù)規(guī)定的參數(shù)下不會發(fā)生汽蝕。

缺點：無法得出泵本身的汽蝕余量，因此對現(xiàn)場設(shè)計參數(shù)準(zhǔn)確性要求高，如果現(xiàn)場運行參數(shù)發(fā)生較大變化，新工況下是否汽蝕將無法預(yù)計。

3.2總揚程出現(xiàn)拐點（下降3%）

優(yōu)點：試驗簡單、節(jié)省過程成本，能一定程度上反應(yīng)水泵汽蝕余量。

缺點：與標(biāo)準(zhǔn)描述存在沖突;得出的汽蝕余量值與實際值存在一定偏差（偏小），這可能導(dǎo)致對汽蝕性能結(jié)果的判定出現(xiàn)差異。

3.3NPSH3（首、次級殼體間測量）

優(yōu)點：能得出汽蝕余量值，且最精確;試驗簡單、節(jié)省過程成本。

缺點：適用范圍有一定限制，要求首級跟次級葉輪殼體間有測量接口（或在首、次級殼體間用于密封的接口臨時測量）。

3.4NPSH3（首級葉輪單獨試驗）

優(yōu)點：能得出泵本身的汽蝕余量值，且較精確。

缺點：增加了首級葉輪單獨做性能、汽蝕的步驟，過程成本相對增加。

4.結(jié)論

通過以上綜合對比、分析各項多級泵汽蝕試驗的方案，對目前國內(nèi)外部分泵廠的多級泵汽蝕試驗有了進一步的了解，用戶方可根據(jù)水泵實際的使用場合、工況等參數(shù)要求來選擇多級離心泵的汽蝕試驗方案，但在選擇前，需考慮所選擇的汽蝕試驗方案可能存在的判定誤差以及可能存在的潛在風(fēng)險。

5.結(jié)束語

汽蝕試驗是一項非直觀、比較抽象的試驗，在工廠試驗中無法直接觀測的水泵內(nèi)發(fā)生汽蝕，只能通過數(shù)據(jù)的變化間接判定汽蝕的發(fā)生，從而得知水泵的汽蝕余量值，就目前國內(nèi)外部分泵廠的多級泵汽蝕試驗常規(guī)方案，本文提出了自己的淺要分析和見解，希望對接觸水泵汽蝕試驗的初學(xué)者有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]回轉(zhuǎn)動力泵水力性能驗收試驗.?ISO?9906-1999.

[2]石油、石化和天然氣工業(yè)用離心泵.?ISO?13709-2009.