在全自動無負壓供水設備中,水泵電機是很重要的存在,水泵通過自身變頻轉動達到二次加壓的效果,使原本壓力不足的水能夠輸送到更高的地方,是整個供水設備的核心;但是在設備運行過程中,可能會產生水泵的汽蝕現(xiàn)象,這是一種極其復雜的物理、化學現(xiàn)象。
汽蝕的發(fā)生和發(fā)展,會對水泵產生以下危害:
1.使水泵性能惡化
當全自動無負壓供水設備水泵內水流汽化時,大量氣泡的生成、發(fā)育和潰滅,改變了流道內尤其是葉槽內的過流面積和流動方向,致使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,水泵的流量、揚程和效率迅速下降,甚至出現(xiàn)斷流。
2.對過流部件材料形成破壞
氣泡隨水流到達高壓區(qū)后,由于氣泡內外的壓力差,使其被壓縮、分裂及潰滅。就在氣泡凝結的瞬間,四周的水流質點高速向氣泡中心沖擊,互相碰撞,產生強烈的水錘。觀察資料表明,這種沖擊頻率很高,每分鐘可達數萬次,瞬時的局部沖擊壓力可達幾十甚至幾百兆帕。
由于上述情況也會發(fā)生在過流部件的表面及其附近,如果如此巨大的沖擊壓力,持續(xù)、長久地作用在葉輪和無塔供水泵殼的壁面上,會引起金屬材料的塑性變形和局部硬化,產生疲勞現(xiàn)象,進而發(fā)生裂縫、擊破及剝落,使金屬表面呈現(xiàn)蜂窩狀孔洞。在沖擊壓力的進一步作用下,使裂縫相互貫通,直至葉輪或二次加壓給水設備泵殼被蝕壞和斷裂。這就是汽蝕的機械剝蝕作用。
汽蝕過程中的水汽凝結是一個放熱過程,氣泡在高壓區(qū)被擠壓破裂的同時,溫度隨之升高。水力沖擊引起的水流和金屬表面變形,也會引起溫度升高。根據魏勒(Wheeler,W.H.)的試驗研究表明,氣泡破裂附近的瞬時局部溫度可達500—800℃。在高溫高壓情況下,水流會產生帶電現(xiàn)象,這是由于金屬表面不同部位因溫度差異而形成熱電偶,由此產生電流對金屬表面起電解作用(電化學腐蝕),使光滑表面逐漸變得粗糙。
水流在汽化的同時,溶解在水中的空氣(自然界水體中一般溶有2%左右的空氣)也因低壓而從中逸出,空氣中的活性氣體(如氧氣)在高溫條件下,會對金屬表面產生化學腐蝕作用,使已受機械剝蝕的表面加速損壞。
綜上所述,汽蝕是機械剝蝕、化學及電化學腐蝕共同作用的結果,它們相伴而生,相互促進,加快了金屬材料的損壞速度。其中機械剝蝕是造成材料破壞的主要因素。