离心泵系统中气囊对其有何影响？如何消除？

离心泵系统中气囊对其有何影响？如何消除？

前言

相信很多离心泵制造商都遇到过这种情况：工况相同或相似，同一规格型号的泵运行一直良好，性能、振动和噪音也很正常，但却在极个别项目中出现了严重的问题：泵不仅出力不足，而且振动、噪音严重超标。原因何在？

这是由于系统中缺乏适当的排气设备和/或管路布置不合理存在气囊所致。

正文

经验证明：在对离心泵叶轮进行特殊设计（例如叶轮后盖板为半开式，并在后盖板叶轮流道上接近叶轮入口处开设回流孔）的情况下，含气量达到10%（体积含量）时，离心泵仍能持久稳定工作；而对于普通离心泵，可以处理夹带少量气体（1%至2%体积含量）的液体。液体中夹带少量气体可以缓冲汽蚀汽泡坍塌所产生的冲击力，并可以减少由此产生的不良噪音、振动和侵蚀损坏。但是，当气体含量达到6%时，普通离心泵就可能会产生汽蚀、气阻等现象，并导致性能（流量、扬程及效率）的急剧下降【引自泵沙龙2020年11月09日文章《离心泵选型和应用中存在的一些误区》】。

然而，在实际工程应用中，人们通常无法较准确地控制介质中气体的含量，因此，在系统设计时尽可能排除其中的气体，避免气囊的产生而影响到泵的可靠运行。

排气阀是管路系统设计中必不可少的组成部分，这类阀门是液压机械，用于排出系统中积聚的气体。通常，当液体被泵送时，夹带的空气会以气泡的方式积聚于系统管路中的高点。如果管路向上倾斜，液体的流速将使气泡移动到高位停滞。相反，如果管路相当平坦，并且管路的内表面非常粗糙，或者管路向下倾斜，液体的流速可能不足以保持气泡的移动。

因此，有可能在高点积聚一小部分气体，并逐渐减小有效的液体流动面积，这可能会产生类似于部分关闭阀门的节流效果。此外，这些气囊的突然压缩会在释放时产生严重的冲击波，造成严重的设备损坏。当泵送到一个加压系统时，可能需要一只自动排气阀。

对于立式湿坑式水泵，通常适合使用排气阀和真空阀。阀门应位于泵出口管和泵出口止回阀之间的泵出口管的高点处。重要的是，在启动时，排气阀能排出大部分的气体。当水泵启动、水流冲击止回阀时，需要少量的空气来缓冲水流的冲击。在立式涡轮湿坑/井泵上，通常配置一只真空阀，以便当管路中的水在重力作用下返回到湿坑/井时，释放泵关闭期间累积的真空。如果泵关闭（停机）时，管路中的真空不释放到大气压（状态），则可能会对止回阀造成严重的水击。

在管路系统的初始填充（灌注介质）时或系统漏水停机后，必须小心防止损坏排气阀（空气释放阀）。在管路充液过程中，当管内流体从所有低密度的气体变为高密度的液体时，释放阀所承受的动力可能会发生突变。当该接口通过带有空气释放阀的高点时，阀门会发生同样的动力突变，由此产生的力可能超过空气释放阀壳体的强度。

对于非自排气的卧式泵（位于蜗壳顶部空气），阀门应置于蜗壳的最高点。此外，在阶段性和长时间周期性卧式运行、且缺乏明确的高点情况下，空气释放阀可以安装在管路的高点。

关于管路布置的更多信息，参见泵沙龙2020年11月07日的文章《如何合理设计离心泵吸入管道》。

注：文章部分信息来源于Hydraulic Institute。

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