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，液體便產(chǎn)生汽泡。把這種產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象稱為汽蝕。汽蝕時產(chǎn)生的氣泡，流動到高壓處時，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）因為某種原因，抽送液體的絕對壓力降低到當(dāng)時溫度下的液體汽化壓力時，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，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，液體質(zhì)點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)幾百至幾千個大氣壓，沖擊頻率可達(dá)每秒幾萬次，嚴(yán)重時會將壁厚擊穿。

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

二、汽蝕的作用方式

（一）機(jī)械剝蝕

在產(chǎn)生汽蝕過程中，由于水流中含有大量汽泡，破壞了水流的正常流動規(guī)律，改變了水泵內(nèi)的過流面積和流動方向，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，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)展到葉槽的整個寬度，引起水流斷裂，水泵性能曲線呈急劇下降的形狀.

對于中、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，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，才會布滿全部葉槽，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)展到整個葉槽，因此性能曲線下降緩慢，以至無明顯的斷裂點，

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)點高速地向汽泡中心沖擊，水流質(zhì)點互相撞擊，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，很快會發(fā)生裂紋與剝落，以致金屬表面呈麻點、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，由于水錘沖擊引起水流和壁面的變形也會引起溫度增高。曾有試驗證明，汽泡凝結(jié)時的瞬時局部高溫可達(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)時所釋放出的熱量，對金屬起化學(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，水流會產(chǎn)生一些帶電現(xiàn)象。過流部件因汽蝕產(chǎn)生溫度差異，冷熱過流部件之間形成熱電偶，而產(chǎn)生電位差，從而對金屬表面發(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，由于泥沙的磨蝕，破壞了水泵過流部件的表層，當(dāng)其中某些部位發(fā)生汽蝕時，有加快金屬蝕壞的作用。在汽蝕破壞和凝結(jié)時，隨著產(chǎn)生的壓強(qiáng)瞬時周期性的升高和水流質(zhì)點彼此間的撞擊以及對泵殼、葉輪的打擊，將使水泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪音和振動現(xiàn)象。其振動可引起機(jī)組基礎(chǔ)或機(jī)座的振動。當(dāng)汽蝕振動的頻率與水泵自振頻率相互接近時，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)計工況下運(yùn)行時，由于水泵安裝過高等原因，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)計流量時，葉輪進(jìn)口相對速度的方向發(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)計流量時，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，水流通過突然變窄的間隙，速度增加而壓強(qiáng)下降，也會產(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，使相對運(yùn)動削弱，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，使相對運(yùn)動加強(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決定的。水泵運(yùn)行過程中，總會有一定程度的汽蝕發(fā)生。問題在于設(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，對給定的水泵來說，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)計泵站時，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，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)計泵站時，應(yīng)盡量縮短進(jìn)水管路的長度，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：在水泵運(yùn)行過程中，利用調(diào)節(jié)水泵工況點的方法可以減輕汽蝕，對于離心泵適當(dāng)減少流量，使工況點向左移動，對于軸流泵可調(diào)節(jié)葉片安裝角。