一、汽蝕現(xiàn)象

液體在一定溫度下，降低壓力至該溫度下的汽化壓力時(shí)，液體便產(chǎn)生汽泡。把這種產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象稱為汽蝕。汽蝕時(shí)產(chǎn)生的氣泡，流動(dòng)到高壓處時(shí)，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。

泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中，若其過(guò)流部分的局部區(qū)域（通常是葉輪葉片進(jìn)口稍后的某處）因?yàn)槟撤N原因，抽送液體的絕對(duì)壓力降低到當(dāng)時(shí)溫度下的液體汽化壓力時(shí)，液體便在該處開始汽化，產(chǎn)生大量蒸汽，形成氣泡，當(dāng)含有大量氣泡的液體向前經(jīng)葉輪內(nèi)的高壓區(qū)時(shí)，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在氣泡凝結(jié)破裂的同時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)以很高的速度填充空穴，在此瞬間產(chǎn)生很強(qiáng)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)力可達(dá)幾百至幾千個(gè)大氣壓，沖擊頻率可達(dá)每秒幾萬(wàn)次，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將壁厚擊穿。

在水泵中產(chǎn)生氣泡和氣泡破裂使過(guò)流部件遭受到破壞的過(guò)程就是水泵中的汽蝕過(guò)程。水泵產(chǎn)生汽蝕后除了對(duì)過(guò)流部件會(huì)產(chǎn)生破壞作用以外，還會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，并導(dǎo)致泵的性能下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使泵中液體中斷，不能正常工作。

二、汽蝕的作用方式

（一）機(jī)械剝蝕

在產(chǎn)生汽蝕過(guò)程中，由于水流中含有大量汽泡，破壞了水流的正常流動(dòng)規(guī)律，改變了水泵內(nèi)的過(guò)流面積和流動(dòng)方向，因而葉輪與水流之間能量交換的穩(wěn)定性遭到破壞，能量損失增加，從而引起水泵的流量和效率的迅速下降，甚至達(dá)到斷流狀態(tài)。這種工作性能的變化，對(duì)于不同比轉(zhuǎn)數(shù)的水泵有著不同的影響。低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵葉槽狹長(zhǎng)，寬度較小，當(dāng)汽蝕開始后，汽泡區(qū)從葉槽進(jìn)口部位迅速擴(kuò)展到葉槽的整個(gè)寬度，引起水流斷裂，水泵性能曲線呈急劇下降的形狀.

對(duì)于中、高比轉(zhuǎn)數(shù)的離心泵和混流泵，由于葉輪槽道較寬，當(dāng)脫流產(chǎn)生時(shí)，先在葉槽的某一部分，而不是葉槽的全部截面，只有在脫流區(qū)繼續(xù)發(fā)展時(shí)，才會(huì)布滿全部葉槽，在出現(xiàn)斷裂狀況之前，其性能曲線首先比較緩慢地下降，最后才迅速直線下降，對(duì)高比轉(zhuǎn)數(shù)軸流泵，由于葉片之間相當(dāng)寬闊，故汽蝕開始后汽蝕區(qū)不易擴(kuò)展到整個(gè)葉槽，因此性能曲線下降緩慢，以至無(wú)明顯的斷裂點(diǎn)，

當(dāng)離析出的汽泡被水流帶到高壓區(qū)后，由于汽泡周圍的水流壓強(qiáng)增高，故汽泡四周的水流質(zhì)點(diǎn)高速地向汽泡中心沖擊，水流質(zhì)點(diǎn)互相撞擊，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊。根據(jù)觀察資料表明，其產(chǎn)生的沖擊頻率（3000～4000），并集中作用在微小的金屬表面上，瞬時(shí)局部壓強(qiáng)急劇增加。由于葉輪或泵殼的壁面在高壓和高頻的作用下，引起塑性變形和局部硬化，產(chǎn)生金屬疲勞現(xiàn)象，性質(zhì)變脆，很快會(huì)發(fā)生裂紋與剝落，以致金屬表面呈麻點(diǎn)、坑穴、蜂窩狀的孔洞。汽蝕的進(jìn)一步作用，可使裂紋相互貫穿，直到葉輪或泵殼蝕壞和斷裂。這就是汽蝕的機(jī)械剝蝕作用。

（二）化學(xué)腐蝕

汽泡由于體積縮小而溫度升高，同時(shí)，由于水錘沖擊引起水流和壁面的變形也會(huì)引起溫度增高。曾有試驗(yàn)證明，汽泡凝結(jié)時(shí)的瞬時(shí)局部高溫可達(dá)300～400。

在產(chǎn)生汽泡中，還夾雜有一些活潑氣體(如氧氣)及其離子（如氧離子）等，借助汽泡凝結(jié)時(shí)所釋放出的熱量，對(duì)金屬起化學(xué)腐蝕作用，從而生成氧化亞鐵、氧化鐵以及它們的混合物四氧化三鐵等，大大地降低了金屬的強(qiáng)度，加劇了機(jī)械剝蝕的作用效果。

（三）電化反應(yīng)

在高溫、高壓之下，水流會(huì)產(chǎn)生一些帶電現(xiàn)象。過(guò)流部件因汽蝕產(chǎn)生溫度差異，冷熱過(guò)流部件之間形成熱電偶，而產(chǎn)生電位差，從而對(duì)金屬表面發(fā)生電解作用(即電化學(xué)作用)，金屬的光滑層因電解而逐漸變得粗糙。表面光潔被破壞后，機(jī)械剝蝕作用才有效的開始。這樣在機(jī)械剝蝕、化學(xué)腐蝕和電化反應(yīng)等共同作用下，就更加快了金屬損壞速度。

另外，當(dāng)水中泥沙含量較高時(shí)，由于泥沙的磨蝕，破壞了水泵過(guò)流部件的表層，當(dāng)其中某些部位發(fā)生汽蝕時(shí)，有加快金屬蝕壞的作用。在汽蝕破壞和凝結(jié)時(shí)，隨著產(chǎn)生的壓強(qiáng)瞬時(shí)周期性的升高和水流質(zhì)點(diǎn)彼此間的撞擊以及對(duì)泵殼、葉輪的打擊，將使水泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪音和振動(dòng)現(xiàn)象。其振動(dòng)可引起機(jī)組基礎(chǔ)或機(jī)座的振動(dòng)。當(dāng)汽蝕振動(dòng)的頻率與水泵自振頻率相互接近時(shí)，可能引起共振，從而使其振幅大大增加。

三、汽蝕分類

（一）葉面汽蝕

氣蝕的發(fā)生部位。如圖所示。

即使水泵在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行時(shí)，由于水泵安裝過(guò)高等原因，而在葉片迸出口背面出現(xiàn)的低壓區(qū)。當(dāng)水泵流量大于設(shè)計(jì)流量時(shí)，葉輪進(jìn)口相對(duì)速度的方向發(fā)生向前偏離，角增大，葉片前緣正面發(fā)生脫流和漩渦，產(chǎn)生負(fù)壓，甚至發(fā)生汽蝕。當(dāng)水泵流量小于設(shè)計(jì)流量時(shí)，減小，向后偏離，葉片背面產(chǎn)生游渦區(qū)，從而加重了葉片背面低壓區(qū)的汽蝕程度。在上述兩種工況所產(chǎn)生的汽蝕現(xiàn)象中，其汽泡的形成和破滅基本上發(fā)生在葉片的正、反面，稱之為葉片汽蝕。葉片汽蝕是水泵常見的汽蝕現(xiàn)象。

（二）間隙汽蝕

當(dāng)水流流經(jīng)離心泵的回流槽等縫隙時(shí)，水流通過(guò)突然變窄的間隙，速度增加而壓強(qiáng)下降，也會(huì)產(chǎn)生汽蝕。軸流泵的葉片外緣與泵殼之間很小的間隙內(nèi)，在葉片正、背兩側(cè)很大的壓強(qiáng)差作用下，引起極大的回流速度，造成局部壓降，引起間隙汽蝕。在泵殼對(duì)應(yīng)葉片外緣部位形成一圈蜂窩麻面汽蝕帶。在離心泵的減漏環(huán)與葉輪外緣間隙處，亦會(huì)引起間隙汽蝕，

（三）渦帶汽蝕

渦帶汽蝕是由于進(jìn)水建筑物、進(jìn)水構(gòu)筑物設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成了水泵進(jìn)口處水流的紊亂和漩渦，產(chǎn)生了渦帶，把大量的氣體周期性地帶入水泵內(nèi)。即使在水泵葉片本身不產(chǎn)生葉面汽蝕的情況下，由于渦帶的產(chǎn)生也會(huì)在葉片低壓區(qū)產(chǎn)生周期性的強(qiáng)度很大的葉面汽蝕。當(dāng)漩渦的旋轉(zhuǎn)方向與水泵的旋轉(zhuǎn)方向相同時(shí)，使相對(duì)運(yùn)動(dòng)削弱，流量減小、揚(yáng)程降低、效率下降、功率增加（軸流泵）或減少（離心泵），引起超載（軸流泵）或欠載（離心泵）；當(dāng)漩渦的旋轉(zhuǎn)方向與水泵的旋轉(zhuǎn)方向相反時(shí)，使相對(duì)運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，流量增加、揚(yáng)程增高、效率下降、離心泵的功率增加或軸流泵的功率減少，引起超載（離心泵）或欠載（軸流泵）。都是不利的。

四、減輕和防治汽蝕的措施

水泵的汽蝕是由水泵本身的汽蝕性能和抽水裝置的使用條件來(lái)決定的。水泵運(yùn)行過(guò)程中，總會(huì)有一定程度的汽蝕發(fā)生。問(wèn)題在于設(shè)法減輕汽蝕的影響。減輕汽蝕的根本措施是提高泵本身的抗汽蝕性能，盡可能減小必需汽蝕余量。但是，對(duì)給定的水泵來(lái)說(shuō)，應(yīng)合理地確定水泵吸入側(cè)管路系統(tǒng)的裝置情況和水泵的合理運(yùn)行。下面從使用角度敘述減輕汽蝕的一些措施。

1.正確地確定水泵安裝高程：在設(shè)計(jì)泵站時(shí)，要使裝置汽蝕余量大于水泵的允許汽蝕余量，或者水泵進(jìn)口處的吸上真空度小于水泵的允許吸上真空度。同時(shí)，應(yīng)充分考慮抽水裝置可能遇到的各種工作情況，以便正確地確定安裝高程。

2. 要有良好的進(jìn)水條件：進(jìn)水建筑物內(nèi)的水流要平穩(wěn)、均勻，不產(chǎn)生漩渦。大中型泵站的進(jìn)水流道要設(shè)計(jì)得合理，進(jìn)入葉輪的水流速度和壓強(qiáng)要接近正常分布，避免產(chǎn)生局部低壓區(qū)。

3. 盡量減少進(jìn)水管路水頭損失：在設(shè)計(jì)泵站時(shí)，應(yīng)盡量縮短進(jìn)水管路的長(zhǎng)度，減少管路的附件，管道內(nèi)壁應(yīng)光滑和適當(dāng)加大進(jìn)水管的直徑。

 4. 提高汽蝕區(qū)的壓強(qiáng)：在水泵進(jìn)水管內(nèi)，注入少量水或空氣，可以緩和汽泡破滅時(shí)的沖擊，并減小汽蝕區(qū)的真空度。但注入量必須控制，否則反而會(huì)使水泵工作性能變壞。

將出水管的高壓水引入泵的進(jìn)口，可以提高葉輪進(jìn)口的壓強(qiáng)，從而提高泵的抗汽蝕性能。但減小了水泵的出水量，降低了水泵的效率。

如江都水利樞紐工程第三排灌站，在軸流泵葉片進(jìn)水端發(fā)生汽蝕的部位，采取鉆斜孔的辦法，提高汽蝕區(qū)的壓強(qiáng)，可以減輕葉面汽蝕的程度。

5. 降低工作水溫：夏季氣溫較高，可摻井水混合或在引水渠、進(jìn)水建筑物處加遮熱曬措施，以減輕汽蝕現(xiàn)象的危害程度。

6．提高葉輪表面的光潔度：葉輪表面的光潔度影響泵的汽蝕性能，光潔度愈高，其抗汽蝕性能愈好。如果葉輪表面粗糙，使用單位可精細(xì)加工，提高其光潔度。

7. 涂環(huán)氧樹脂：在發(fā)生汽蝕的部位涂一層環(huán)氧樹脂，可以提高葉輪表面的抗汽蝕性能，減輕葉輪表面被汽蝕破壞的程度。此外，多泥沙水源的泵站應(yīng)留有更多的汽蝕余量。

8.調(diào)節(jié)水泵的工況點(diǎn)：在水泵運(yùn)行過(guò)程中，利用調(diào)節(jié)水泵工況點(diǎn)的方法可以減輕汽蝕，對(duì)于離心泵適當(dāng)減少流量，使工況點(diǎn)向左移動(dòng)，對(duì)于軸流泵可調(diào)節(jié)葉片安裝角。