國楊泵浦小學堂｜ LESSON 13

泵浦為什麼會汽蝕？NPSH 是什麼？

泵浦運轉時出現異音、震動、流量下降，甚至葉輪產生損傷，有時並不是泵浦本身故障，而可能是「汽蝕（Cavitation）」造成的。本篇帶你了解汽蝕發生的原因，以及泵浦選型中非常重要的 NPSH、NPSHa 與 NPSHr。

30 秒先搞懂：什麼是泵浦汽蝕？

簡單來說，當泵浦吸入口附近的液體 絕對壓力降得太低，低到接近或低於該液體在當時溫度下的 飽和蒸氣壓時，液體可能局部形成蒸氣泡。

當這些蒸氣泡隨著液體流動到壓力較高的區域，蒸氣泡會快速凝結、潰滅，並可能造成噪音、震動及材料表面損傷。這種現象就是汽蝕（Cavitation）。

汽蝕原因 泵浦入口的可用壓力條件不足。

常見現象 異音、震動、性能下降。

嚴重後果 葉輪及流道零件可能受到侵蝕損壞。

一、泵浦汽蝕是怎麼發生的？

離心泵浦運轉時，液體會進入泵浦吸入口，再經由葉輪將能量傳遞給液體。

如果泵浦入口附近的壓力過低，液體就可能在局部區域產生水蒸氣泡。這些水蒸氣泡進入葉輪內部較高壓力的區域後，會迅速潰滅。

吸入側壓力下降

→

液體局部汽化

→

形成水蒸氣泡

→

水蒸氣泡潰滅

→

噪音／震動／侵蝕

重要觀念：
汽蝕並不是「泵浦裡面有空氣」這麼簡單。汽蝕主要與液體的壓力、溫度及飽和蒸氣壓有關。空氣進入泵浦則屬於另一類問題。

二、泵浦汽蝕時會出現哪些現象？

汽蝕的程度不同，現場看到的現象也可能不同。常見的警訊包括：

泵浦運轉時出現異常噪音或類似砂石撞擊的聲音。
泵浦震動明顯增加。
流量或揚程無法達到原本的性能。
電流、功率或運轉狀態出現異常變化。
葉輪或流道零件表面出現汽蝕侵蝕痕跡。
長時間運轉後造成泵浦零件壽命縮短。

注意：
「有噪音」或「有震動」並不代表一定是汽蝕。軸承、聯軸器、馬達、配管共振、吸入空氣等問題，也可能造成類似症狀，因此需要依現場狀況判斷。

三、NPSH 是什麼？

NPSH 是 Net Positive Suction Head，中文通常稱為「淨正吸入揚程」。

它是評估泵浦吸入側是否具有足夠壓力條件，以避免液體發生汽蝕的重要參數。

在泵浦選型時，最常看到兩個名詞：

NPSHa

Available NPSH

系統實際能提供給泵浦的 NPSH。它與水槽液面高度、液體溫度、大氣壓力、吸入管路損失等條件有關。

NPSHr

Required NPSH

泵浦在特定流量、轉速及操作條件下，為達到製造商定義的性能條件所需要的 NPSH。通常可從泵浦性能資料或製造商曲線取得。

四、NPSHa 與 NPSHr 有什麼不同？

可以把它簡單想成：

NPSHa ＞ NPSHr

系統可提供的 NPSH 應高於泵浦所需的 NPSH，並應依實際工程設計保留適當裕度。

NPSHa 是「系統給多少」， NPSHr 是「泵浦需要多少」。

項目	NPSHa	NPSHr
中文	可用淨正吸入揚程	需求淨正吸入揚程
由誰決定？	系統條件	泵浦性能
主要影響因素	液面高度、液體溫度、大氣壓力、吸入管路損失等	泵浦型式、流量、轉速、葉輪設計等
資料來源	工程計算	泵浦製造商性能資料

五、哪些因素會讓 NPSHa 下降？

只要讓泵浦吸入口的有效壓力條件變差，都可能使 NPSHa 降低。

① 泵浦安裝位置太高

如果泵浦位於水槽液面上方，液體需要被吸上來。當吸上高度增加時，泵浦吸入口的壓力條件會變得更加不利。

② 吸入管路太長

吸入管路越長，沿程摩擦損失通常越大，會降低泵浦入口可用的壓力條件。

③ 彎頭、閥門與過濾器太多

每一個彎頭、閥門、過濾器及其他管件，都可能產生局部壓力損失。因此吸入管路應盡量避免不必要的阻力。

④ 液體溫度過高

液體溫度升高時，飽和蒸氣壓通常也會提高。因此熱水系統通常比常溫清水系統更需要注意汽蝕問題。

⑤ 流量過大

當泵浦操作流量提高時，吸入管路流速及損失可能增加，泵浦所需的 NPSH 也可能隨操作點改變。

⑥ 大氣壓力降低

在高海拔地區，大氣壓力較低，系統可提供的吸入壓力條件也會受到影響。

六、NPSHa 怎麼理解？

NPSHa 的實際計算方式會依系統配置、參考壓力位置及工程定義而有所不同。因此不能只用單一公式套用所有系統。

對開放式水槽而言，可以用簡化概念理解：

NPSHa ≈ 液面壓力水頭 + 靜水頭 − 吸入管路損失 − 液體蒸氣壓水頭

實際工程計算仍應依系統配置與壓力基準確認。

也就是說，如果想提高 NPSHa，通常可以從「增加吸入側壓力」、「降低吸入管路損失」或「改善泵浦安裝條件」等方向著手。

七、為什麼熱水泵浦特別需要注意汽蝕？

這是泵浦選型中很重要的一個觀念。

液體溫度越高，其飽和蒸氣壓通常越高。因此即使水槽液位與配管條件沒有改變，當液體溫度提高時，泵浦發生汽蝕的風險可能增加。

例如：
常溫清水與高溫熱水使用同一套泵浦系統概念時，不能只看「流量與揚程是否相同」，還必須重新檢查吸入側壓力條件與 NPSH。

八、實務上如何降低泵浦汽蝕風險？

降低泵浦安裝高度： 在系統允許下，讓泵浦盡量取得較好的吸入條件。
減少吸入管路損失： 適當選擇管徑，避免吸入管過長。
減少不必要的彎頭與閥件： 降低局部壓力損失。
保持吸入管路暢通： 過濾器堵塞可能使吸入側壓損增加。
控制泵浦操作點： 避免長時間偏離適當的性能範圍。
確認液體溫度： 熱水及高溫液體應特別檢查蒸氣壓影響。
確認 NPSHa 與 NPSHr： 泵浦選型時不可只看流量與揚程。

九、哪些配管問題容易造成汽蝕？

配管狀況	可能影響	改善方向
吸入管徑過小	流速及管路損失增加	重新檢討吸入管徑
吸入管過長	摩擦損失增加	縮短管路或重新規劃配置
彎頭過多	局部損失增加	減少不必要的彎頭
過濾器堵塞	吸入側壓損增加	檢查及清潔過濾器
泵浦安裝過高	吸入條件變差	改善泵浦安裝高度
液體溫度過高	蒸氣壓提高	重新確認 NPSH

十、泵浦選型時為什麼不能只看流量與揚程？

很多人選泵浦時會先確認：

流量 Q

＋

揚程 H

→

選擇泵浦

但如果系統的吸入條件不好，即使流量與揚程都符合，泵浦仍可能有汽蝕風險。

因此完整的泵浦選型，除了確認流量、揚程、液體特性與功率，也應確認泵浦的NPSHr，再與系統計算得到的NPSHa進行比較。

十一、汽蝕、吸入空氣、空轉是一樣的嗎？

不一樣。現場有時會把泵浦「吸到空氣」、「汽蝕」與「空轉」混在一起，但它們的原因並不完全相同。

狀況	主要原因	常見現象
汽蝕	液體局部壓力過低，形成蒸氣泡	噪音、震動、性能下降、葉輪侵蝕
吸入空氣	吸入側漏氣或液面條件不良等	流量不穩、泵浦異音、可能失去正常輸送能力
空轉	泵浦缺少足夠液體潤滑與冷卻	溫升、機械密封損壞、泵浦零件受損

十二、泵浦選型前的 NPSH 檢查清單

水槽或供水設備的液面高度是多少？
泵浦中心線與最低液面的高度差是多少？
液體的正常與最高工作溫度是多少？
吸入管路長度與管徑是多少？
吸入側有哪些彎頭、閥門、過濾器？
吸入管路的預估壓力損失是多少？
泵浦在實際工作流量下的 NPSHr 是多少？
系統的 NPSHa 是否足以提供適當裕度？

常見問題 FAQ

Q1：泵浦為什麼會汽蝕？

A：主要原因是泵浦吸入口附近的壓力條件不足，使液體局部壓力降至接近或低於該溫度下的飽和蒸氣壓，形成蒸氣泡並在較高壓力區域潰滅。

Q2：NPSHa 與 NPSHr 有什麼不同？

A：NPSHa 是系統實際可以提供的 NPSH， NPSHr 則是泵浦在特定操作條件下所需要的 NPSH。選型時應比較兩者，並依工程設計保留適當裕度。

Q3：NPSHa 越大越好嗎？

A：從避免汽蝕的角度來看，較充足的 NPSHa 通常有利於改善吸入條件。但實際系統仍應依泵浦、配管與操作條件進行完整設計。

Q4：吸入管徑太小會造成汽蝕嗎？

A：可能增加汽蝕風險。管徑過小可能使流速與管路壓損增加，進而降低泵浦吸入口的可用壓力條件。

Q5：熱水泵浦比較容易汽蝕嗎？

A：高溫液體通常具有較高的飽和蒸氣壓，因此吸入側需要更嚴格的壓力條件。熱水泵浦選型時應特別確認 NPSH。

Q6：泵浦有異音就是汽蝕嗎？

A：不一定。汽蝕確實可能造成異音與震動，但軸承、聯軸器、馬達、配管或吸入空氣等問題也可能產生類似現象，需要進一步檢查。

十三、結論：選泵浦，不要忘記 NPSH

汽蝕是泵浦系統中相當重要的問題。它不只是造成「泵浦有聲音」而已，長時間嚴重汽蝕可能造成泵浦性能下降、震動增加，甚至損傷葉輪等零件。

最重要的觀念可以記住一句話：

NPSHa ＞ NPSHr

系統提供的可用 NPSH 應高於泵浦需求，並依實際工程條件確認足夠的設計裕度。

因此，泵浦選型不能只確認 流量 Q 與 揚程 H，還要將液體溫度、吸入管路、安裝高度及 NPSH 一起納入考量。

泵浦有異音、震動或疑似汽蝕？

如果正在規劃給水、加壓、熱水或工業用泵浦系統，可以提供流量、揚程、液體溫度、水槽液位及吸入管路條件，再進一步確認適合的泵浦與 NPSH 條件。

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