我清楚地记得，在美国海军核动力培训课程上，我的一位教官警告我说:“泵的空化是一种阴险的东西。”“应该不惜一切代价避免。”
几年后，在一次泵研讨会上，我听到一位演讲者对净正吸压头(NPSH)给出了一个令人难忘的、半开玩笑的定义:“泵不那么热。”
当你考虑到我在职业生涯中有幸参加的许多课程和研讨会时，这两句话真的很突出。我必须承认，在我的管道系统基础课程中，我在描述NPSH时使用了这两行。当我问我的学生他们如何知道泵是否空化时，典型的回答是，“当它听起来像在泵砾石时。”
这是确定空化的一种方法，但当你听到那声音的时候，叶轮已经被扔进了垃圾堆。另一个缺点是空化产生的噪音很快就会消失在与操作设备相关的背景噪音中。
由于泵的空化造成的各种损害，应该有一种主动的检测方法。然而，发现空化的唯一方法是计算泵吸入处的可用非净冷量(NPSHa)，然后将其与泵制造商提供的所需非净冷量(NPSHr)值进行比较。如果泵吸入处的NPSHr大于制造商对流量的NPSHr，则泵没有空化。有了这样的描述，你就可以明白为什么泵的空化确实是一个阴险的事情。
好消息是，您可以使用现有信息来改善泵的运行，同时降低与泵空化相关的维护成本。BETVICTOR体育官网
让我们从了解空化的物理原理开始。
泵的空化物理
当流体的局部压力小于流体的蒸气压时，就会发生空化。当这种情况发生时，一些流体经历了从液体到蒸汽的相变。这种液体不再是纯液体，而是一种液体/蒸汽混合物。
当局部压力继续降低时，更多的流体从液体变为蒸汽。相反，当流体的局部压力增加时，更多的蒸汽返回到液态，一旦局部压力大于流体的蒸汽压，流体就返回到纯液相。当这个过程发生在泵上时，它被称为泵的空化。
在运行的泵内，最低的压力在叶轮的眼睛处。如果泵里有空化现象，它是从泵吸入处开始的。在我最后的BETVICTOR体育官网泵及系统文章(2020年6月)，我们讨论了泵的测试曲线以及如何使用它来计算泵的性能。当泵内发生气蚀时，流体由液汽相组成，但泵的性能曲线仅基于泵送液相中的水。当泵送液体/蒸汽混合物时，泵不在其泵曲线上运行。这是第一个问题。
当两相流体通过叶轮时，流体能量被添加;这导致了局部压力的增加。
当局部压力大于流体的蒸气压时，流体返回到纯液相。蒸汽泡在泵叶轮上坍塌，产生冲击波。随着时间的推移，这种持续的冲击波导致一些金属从叶轮上脱落。这是第二个问题。
叶轮的持续变形会对泵的性能产生不利影响。这导致泵不再按照公布的曲线运行。这是第三个问题。
泵的空化影响整个管道系统。由于所有的管道系统都是由泵、过程和控制元件共同组成的，任何一个元件的问题都会影响到所有元件。
如果系统设计为保持恒定的流量，则由于空化导致的泵性能降低会导致泵扬程降低。这减少了控制阀上的压差，使阀门位置增加。大多数管道系统在设计时都具有足够的弹性来克服这种变化，但如果长期不加以纠正，泵的空化会极大地损害系统的性能和可靠性。我告诉过你空化是阴险的。
现在让我们把我们的知识用NPSH付诸行动。
NPSH三步行动计划
知道泵是否空化的唯一方法是做数学运算，它就像1-2-3一样简单。
1.确定泵吸入处可用的流体能量;这是NPSHa，定义在式1中。
地点:
压力
cf单位换算系数
ρ =流体密度
Z =海拔
hl=吸入管水头损失
方程1
NPSHa方程描述了过程流体在泵吸嘴中心线处的能量值。它由三部分组成:压力、标高和泵吸入管道中的损失。
压力组件包括油箱压力，加上当地大气压力，减去流体的蒸汽压力。然后通过除以转换系数c将压力值转换为水头f由工艺流体密度决定。
标高分量是取水箱的标高，加上水箱内的液位，减去水泵吸嘴的标高来确定的。
第三个组成部分是由吸入管道中的水头损失决定的。水头损失是用流体手册或教科书中的达西公式计算的。
2.使用制造商提供的泵曲线，确定NPSHr。这显示在泵曲线上，是泵流量和叶轮直径的函数。
制造商如何确定泵的NPSHr?就像我之前说的，当泵发生空化时，它不是在泵曲线上运行的。泵曲线的差异是制造商如何确定泵的NPSHr值的。
图1:这显示了在计算中使用的系统中每个项目的位置。(图片由作者提供)在NPSHr试验期间，泵在吸入压力降低的情况下运行。当观察到的泵扬程比泵曲线上的值下降3%时，测试标准将其定义为空化。然后，制造商计算泵吸入处的NPSHr，并将其列为NPSHr值。当您查看泵的标准时，当泵吸入NPSHr值等于制造商提供的NPSHr值时，泵已经出现空化。
3.为了确保没有泵的空化现象，应用如下公式所示的NPSH余量:
方程2
NPSH余量标准(ANSI/HI 9.6.1-2017)提供了可接受泵性能和使用寿命的NPSH余量值指南。
正如你所看到的，它真的像1-2-3一样简单。如果NPSHa > NPSHr × NPSH余量，则该泵没有空化。
我现在能听到你了
你可能会说:“我要经营一家工厂。我没有时间做这些事。”
幸运的是，大多数管道系统通常不会出现泵的空化现象。您可以将搜索限制为具有低吸入压力的泵送应用，具有高蒸汽压的泵送流体或具有高流量。但请记住，改变流量，吸入罐液位或压力，或改变流体温度，都会影响NPSHa值的变化。
当你积极主动时——当你在“找麻烦”时——你可以制作一个电子表格来帮助执行必要的计算。最困难的任务很可能是找到制造商提供的泵曲线，以确定泵的NPSHr值。
我的下一个BETVICTOR体育官网泵及系统本文将重点介绍使用管道系统的数字孪生体使用已安装的工厂仪表进行全面的泵测试。伟德体育娱乐数字孪生是物理系统的虚拟模型，它在整个项目生命周期中提供洞察力。数字孪生体提供早期预警，进行连续预测，并实现动态优化，重点是实现可测量的结果。
使用数字孪生，您可以识别何时泵是“NPSH”-也就是说，泵不是很热。
参考文献
1.关于cf为了避免单位转换造成的混淆，我描述了物理属性，并将所有转换因素分组为一个cf术语。要执行计算，建议使用大多数流体手册中提供的转换因子。
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