Кавитационный запас насоса (надкавитационный напор) – это превышение полного абсолютного напора жидкости во входном патрубке насоса над давлением ее насыщенного пара.
Обозначается NPSH или Δh.
Единица измерения - метры.
NPSH - Net Positive Suction Head (чистый положительный напор всасывания) чаще применяется в современной литературе и технической документации.
На графике показано графическая интерпретация понятия каитационныого запаса.
Представлена шкала в величинах напора:

1. "0" - напор, соответствующий нулевому давлению.
2. Напор, соответствующий атмосферному давлению (р атм.).
3. Напор, соответствующий давлению насыщенных паров жидкости (р н.паров).
4. Полный напор, соответствующий давлению во входном патрубке насоса (рвх) скоростному напору.
5. Кавитационный запас -превышение полного напора над давлением насыщенных паров.
6. Высота от точки рвх до р атм. представляет собой высоту всасывания.

По сути кавитационный запас - это, давление, которое необходимо создать на входе в насос для того чтобы исключить закипание жидкости в насосе.

Критический кавитационный запас - это кавитационный запас при котором происходит снижение напора насоса на 3 %. Облако пара в насосе становится настолько большим и блокирует каналы рабочего колеса что приводит к падению напора. напор насоса начинает снижаться.
С физической точки зрения это означает, что размер кавитационной каверны в рабочем колесе становится настолько большим, что это приводит к снижению напора насоса.
На рисунке качественно показано как развивается кавитация в зависимости от давления на входе в насос.

1. Зарождение кавитационной каверны, но размер ее мал и она не влияет на характеристику насоса.
2. По мере уменьшения давления на входе каверна растёт и принимает достаточно большой размер и блокирует часть канала рабочего колеса. Лопатка насоса уже работает не по всей длине, потому часть лопатки находится в облаке пара.

Кавитационный запас при котором напор насоса снижается на 3 % называется критическим кавитационным запасом, также его называют трехпроцентным кавитационным запасом.
Обозначение - NPSH3 или h_кр.

Критический кавитационный запас определяется при кавитационных испытаниях насоса.
Цель проведения кавитационных испытаний насоса - определить критический кавитационный запас насоса во всем рабочем диапазоне насоса.
Порядок проведения кавитационныых испытаний.
Для определенного режима работы насоса (подача напор), снижают давление на входе в насос при этом контролируется напор насоса.
Давлени на входе может снижаться пр помщи вакуумного насоса или при помощи дросселирования (задвижки)
При определённом значении давления на входе напор насоса начнет снижаться. При снижении напора на 3 % фиксируется величина давления на входе и вычисляется соответствующее значение кавитационного запаса.
На рисунке схематически показано как увеличивается размер парового облака по мере снижения давления на входе в насос.

Существует два способа снижения давления всасывания во время испытаний: путем вакуумирования всасывающего резервуара или путем дросселирования потока на всасывающей линии при помощи задвижки перед насосом.
Дросселирование проще, но задвижка вызывает возмущения потока, распространяющиеся к насосу и в него.
Эти возмущения приводят к тому, что напор насоса падает быстрее, чем в случае более равномерного (не возмущенного задвижкой) потока (т. е. измеренное значение NPSHR может быть искусственно завышено).

Вакуумный метод более «достоверный» и дает более «научные» результаты, без влияния задвижки на всасывающей линии.
Однако существуют аргументы, что дросселирования лучше, поскольку он приближен к реальным условиям эксплуатации и соответствует реальным условиям на насосной станции, которые всегда имеют устройства возмущающие поток жидкости на входе и должны учитываться. Таким образом, дополнительный запас, полученный при кавитационных испытаниях с помощью дросселирования, может иметь большую практическую пользу с консервативной точки зрения.
Кавитационные испытания проводятся при различных подачах, а результаты отображаются в виде кривых зависимости каватационного запаса от подачи.

где
Δhи (NPSH)u –измеренный кавитационныйзапас насоса для данного режима, м;
Р_M1 - давление жидкости на входе в насос, Па;
Pб - барометрическое (атмосферное) давление при испытании насоса, Па;
Pп - давление насыщенного пара перекачиваемой жидкости на входе в насос, Па.
Qи –измеренная подача насоса, м3/с.
d₁ – диаметр, м.

Испытания проводятся для нескольких рабочих точек насоса (значений подачи и напора).
Для каждой точки снимается частная кавитационная характеристика, т.е. измеряется критический NPSH3 (3-х %) кавитационный запас.
Снижается давление на входе в насос и контролируется напор насоса.
Это можно делать при помощи задвижки на входе или вакуумной системы.
 Изменяя давление на входе рвх наблюдаем за величиной напора насоса.
Как только напор снижается на 3 % относительно первоначального значения. Фиксируется давление на входе в насос, при котором это произошло и вычисляется соответствующий кавитационный запас.

Для того чтобы получить кавитационную характеристику во всем рабочем диапазоне насоса определяют критический кавитационный запас в нескольких точках. На рисунке приведены протоколы испытаний испытаний для двух подач насоса.
При подаче 1458 м³/ч NPSH3 равен 4 м, при подаче 2338 м³/ч NPSH3 равен 7,8 м.
Получив таким образом значения критического кавитационного запаса для нескольких подач их соединяют и получают комплексную кавитационную характеристику.

Кавитационные характеристики, которые приводятся в каталогах. В каталогах, как правило, приводится характеристика допускаемого кавитационного запаса NPSHR.
Если в насосе есть подрезки рабочего колеса, то могут быть приведены характеристики для разных диаметров рабочих колес, как показано на рисунке.
На что необходимо обращать внимание:

1. Характеристика кавитационного запаса растет с увеличением подачи, причем достаточно резко.
2. Кавитационный запас зависит от диаметра рабочего колеса. Чем меньше диаметр рабочего тем больше кавитационный запас т.е. всасывающая способность насоса ухудшается.

Кавитационный запас насоса зависит от множества факторов, геометрии рабочего колеса, подачи, частоты вращения т.е. от всех тех факторов которые определяют скорость течения жидкости в рабочем колесе.
На рисунке показаны два рабочих колеса и размер паровой каверны при разных значениях кавитационного запаса (давления на входе в насос). РК1 имеет худшие кавитационные характеристики и, соответственно, всасывающую способность.