4. NPSH-Net Positive Suction Head净正吸压头

净正吸压头(NPSH)是指以米(英尺)液柱表示的吸入口总压头减去被泵送液体的蒸汽压力。NPSH的计算单位是米(英尺)的绝对单位(而不是仪表值)。NPSHr – 是指叶轮所需的净正吸压头(NPSH)。NPSHa – 是指系统可以提供的净正吸压头(NPSH)。为了使泵运行良好，有效的净正吸压头要大于所需的净正吸压头。

4.1 NPSHa-Net Positive Suction Head available有效的净正吸压头

NPSHa 是泵操作人员至少必须了解的液压特性之一。液体在泵内部的蒸发被称作“气蚀”。气蚀会降低泵的性能并且可能对泵造成损害。要理解气蚀，请记住一点，如果液体的压力下降得够多，那么在相对低的温度下液体将会产生蒸发。举个例子，在大气压力下，在212F沸腾的水，如果暴露在28英寸汞柱压力下，它将在100F温度下产生蒸发 。

我们核对NPSH是为了确定被泵送液体在泵体内部是否会产生蒸发。

NPSHa 是吸入口总压头与液体蒸汽压力之间的差值， 单位为米（英尺） 液柱， 测量位置在泵吸入口法兰处。吸入口总压头 (hs) （ 单位为米绝对单位）减去液体的蒸汽压力 (hvp)

（ 单位为米或英尺绝对单位）。

Hss = Static Suction Head absolute（吸入口静态压头绝对压力 ）

Hpa = Suction Surface Pressure + Atmospheric Pressure（吸入口表面压力＋大气压力)

Hfs = Suction Friction Loss（吸入口摩擦损失 ）

Hvpa = Vapor pressure absolute（蒸汽绝对压力）

计算有效净正吸压头：

提高 NPSHa的方法：

a) 提高吸入口水源的液位。

b) 用物理方法抬高吸入口水源――吸入罐。

c) 人工提高吸入口压力。

d) 用冷却的方法降低液体的蒸汽压力。

e) 改成抽吸桶形（罐形）泵，增加泵第一级上方的静态液体高度。

f) 改造吸入侧管路。

g) 增大管的直径。

h) 移动泵，使其更靠近吸入口水源。

i) 降低管配件、阀＆垫片的摩擦损失。

4.2 NPSHr-Net Positive Suction Head required所需的净正吸压头

NPSHr 是指泵所要求的净正吸压头。NPSHa必须比NPSHr大，以防止泵内产生过度气蚀。

a) NPSHr 是泵叶轮的吸入性能特征。

b) NPSHr值随着泵的设计、尺寸和运行条件的不同而变化。

c) NPSHr 是用来克服压力损失的能量，压力损失是由于液体速度加速、摩擦和叶轮入口内叶片前缘处的“冲击损失” 造成的。

d) NPSHr 可以根据叶轮入口处的液流速度大致估计出来。

e) 需要进行测试才能得到准确的NPSHr值。

行业标准将NPSHr定义为由于气蚀导致泵第一级出现3％水头下降时的NPSH。

降低NPSHr的方法：

a) 采用转速较低的更大规格的泵。

b) 提高叶轮入口的面积或提高叶轮入口的几何形状与流动条件的匹配程度。

c) 采用双吸叶轮。

d) 采用诱导叶轮（注意在大多数碳氢应用中不允许使用诱导叶轮）。

e) 采用立式涡轮泵。

4.3 气蚀

气蚀是指当局部压力下降到低于蒸汽压力时，蒸汽气泡形成，气泡在移往较高压力区域时发生溃灭而产生的一种液体现象。

由于离心泵设计用来泵送液体，因此当泵内部液体不足时，可能出现一些明显的问题：

a) 总压头 (TDH)下降。

b) 流速 (Q)下降。

c) 振动加剧。

d) 流量完全损失。

e) 特征噪音（就像泵里面有石头一样）。

当蒸汽泡溃灭并释放能量时是具有破坏性的。这种冲击会对金属产生破坏并且造成气蚀破坏。

气蚀的影响：

a) 由于液体的涌入而产生的来自冲击波的噪声(类似摇动的声音)。

b) 性能 (摇摆) –压头和流量显著下降（流量下降是由于泵送流为液体和蒸汽的混合物，压头下降是由于能量被用来使液体加速从阻塞叶轮通路的蒸汽泡留下的气穴通过）。

c) 点蚀 (小点 --- 或甚至是小孔，会损害泵的性能和叶轮的平衡)。

d) 当叶轮不得不应付过量的蒸汽泡时，振动发生。

e) 诸如机械密封等的机械问题。

f) 最严重的问题可能要算对泵部件的点蚀和侵蚀，它们会导致泵部件的使用寿命缩短。

g) 气蚀破坏：这是由于蒸汽泡在通过高压区域时发生溃灭而导致的。这种现象通常伴随着噪音和振动。当蒸汽泡溃灭时（由于蒸汽冷凝而产生的内破裂），液体涌入蒸汽泡留下的空间，这种涌入导致邻近的管壁受到巨大的冲击。见下图.

气蚀的类型：标准气蚀，回流气蚀，叶片通过气蚀

a) 标准气蚀

当运动液体的绝对压力下降至其蒸汽压力或甚至更低时，由于压力下降，叶轮入口内侧会形成蒸汽泡。

呈现出严重的标准气蚀迹象（典型的气蚀）的带平衡孔的反向叶片式叶轮。

典型气蚀发生在叶轮叶片的一侧， 侵蚀程度取决于相对叶轮入口理想设计流量的液体水流强度。

a) 回流气蚀

回流加剧了气蚀 (速度场变形)。当液体流过叶轮叶片时，速度梯度急剧上升，因而液流的流线很容易发生扭曲和分离。这将产生一个气流分离区。这个区域内含有蒸汽，它被以涡流形式分布的紊流液体所包围。周期性或不稳定的旋涡形式可能导致叶轮轮毂、叶片的后侧（看不到的那侧）、固定式吸入口罩壳以及叶轮入口内部和周围的其它部件受到严重的气蚀破坏。

b) 叶片通过气蚀

这种类型的气蚀是由于叶轮叶片的叶梢与分水角的间隙过小，导致叶片每次经过分

水角时都产生过量的紊流而造成的。这种作用导致脉动和气蚀。

叶片通过气蚀破坏的示例。原因: B 间隙过紧。