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渣漿泵磨損原因及解決措施

　　渣漿泵的磨損

　　渣漿泵是一種特殊的離心泵，其選用材質(zhì)、葉輪流道結(jié)構(gòu)都異于普通清水泵。由于輸送的介質(zhì)是含金屬、礦石、煤炭及泥沙顆粒等的固—液混合物料，顆粒形狀各異、粒徑組成復(fù)雜、濃度不斷變化，造成渣漿泵的磨損量遠(yuǎn)大于清水泵，過流部件的使用壽命也遠(yuǎn)低于清水泵。

　　近年來，國內(nèi)外許多學(xué)者從理論上對(duì)輸送固—液混合物的渣漿泵磨損機(jī)理、磨損規(guī)律進(jìn)行了分析研究，也進(jìn)行了大量試驗(yàn)，提出了渣漿泵磨損的防護(hù)措施和泵現(xiàn)場(chǎng)使用方法等有價(jià)值的資料。

　　1 磨損種類

　　1.1 氣蝕磨損

　　氣蝕磨損屬于腐蝕磨損的一種。液體中球形氣蝕空泡的破壞不是瞬時(shí)產(chǎn)生的，而是一個(gè)多次衰變過程。在這個(gè)過程中，液體以很高的速度沖向空泡中間，其大部分動(dòng)能在形成新空泡的瞬時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚋鱾�(gè)方向傳播的球形沖擊波，作用于過流部件表面上的沖擊波的機(jī)械作用力是氣蝕磨損的主要原因。而設(shè)計(jì)選型不當(dāng)、使用不當(dāng)是造成氣蝕磨損的主要原因。

　　1.2 磨料磨損

　　除了上述原因外，渣漿泵過流部件的磨損都屬于磨料磨損。具體表現(xiàn)為：選煤廠輸送介質(zhì)中的硬質(zhì)顆粒與葉輪水流通道內(nèi)表面相互作用或介質(zhì)與葉輪水流通道內(nèi)表面的粗糙突出物相互摩擦作用，產(chǎn)生接觸應(yīng)力，導(dǎo)致葉輪水流通道的內(nèi)表面疲勞破壞而磨損。鑄鋼鑄造的葉輪還會(huì)因高壓力下硬質(zhì)沙粒的壓入，產(chǎn)生壓痕，并從葉輪水流通道內(nèi)表面擠出，剝離顆粒而磨損。

　　根據(jù)磨損特性，離心泵泵件可以分成兩大類：一類包括葉輪和壓水室，其流道磨損較嚴(yán)重;其次就是是懸浮液流從高壓腔向低壓腔回流時(shí)使泵體、葉輪外蓋板、密封件和軸封零件受到的磨損。根據(jù)試驗(yàn)和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，磨損件磨損速度排序?yàn)椋罕皿w隔舌—葉片入口邊—葉輪密封環(huán)—軸封—吸人側(cè)泵腔—泵體擴(kuò)散管。

　　除上述兩種磨損之外，還有屬于腐蝕磨損中的氧化磨損、酸堿鹽化學(xué)反應(yīng)磨損、沖洗等物理運(yùn)動(dòng)引起的磨損、葉輪與軸之間的微動(dòng)磨損及微裂紋引起的電化學(xué)磨損等。

　　2 磨損機(jī)理與規(guī)律

　　磨損的機(jī)理主要是由固體顆粒從不同角度對(duì)材料表面撞擊、顆粒旋轉(zhuǎn)(向前旋轉(zhuǎn)、向后旋轉(zhuǎn))、塑性變形、疲勞破壞等因素引起材料裸露表面的脫落。

　　根據(jù)大量生產(chǎn)實(shí)例統(tǒng)計(jì)，渣漿泵輸送固—液混合物時(shí)，磨損較嚴(yán)重的零件是葉輪，其次是泵體、護(hù)套及護(hù)板等過流部件。渣漿泵的磨損取決于以下各個(gè)參數(shù)和因素之間的內(nèi)在關(guān)系：

　　(1)輸送介質(zhì)即固—液混合物流變特性;

　　(2)介質(zhì)中固體顆粒粒徑級(jí)配、粒形、硬度和密度等;

　　(3)泵的結(jié)構(gòu)形式與參數(shù);

　　(4)渣漿泵的轉(zhuǎn)速;

　　(5)渣漿泵所用材料的性能，如硬度、強(qiáng)度、延伸率及耐酸堿性等。

　　3 磨損件更換周期

　　渣漿泵的使用壽命是由泵的水力設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)、材料選用及現(xiàn)場(chǎng)使用等綜合因素決定的。對(duì)于其使用壽命，目前還沒有一種準(zhǔn)確的理論計(jì)算方法。

　　3.1 泵件更換原則

　　泵過流部件磨損到一定程度，因達(dá)不到功能要求就一定更換或者修復(fù)。到目前為止，泵的易損件沒有統(tǒng)一公認(rèn)的更換原則和標(biāo)準(zhǔn)，只能根據(jù)渣漿泵在現(xiàn)場(chǎng)使用具體條件而定。

　　收集業(yè)內(nèi)一些原則性意見和看法，主要為以下幾點(diǎn)：① 泵體和護(hù)板磨穿;② 泵性能如流量和揚(yáng)程不能滿足運(yùn)行的要求;③ 嚴(yán)重的內(nèi)部環(huán)流或者護(hù)板嚴(yán)重粗糙度引起電動(dòng)機(jī)電流過高;④ 葉輪不均勻磨損或者葉輪局部堵塞引起過度振動(dòng)。

　　國內(nèi)研究人員通過大量實(shí)驗(yàn)，提出了用低耐磨性材料制造的渣漿泵過流部件在高速磨損條件下的磨損形貌和泵性能與磨損之間的變化規(guī)律。在磨損運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為18 h時(shí)，葉輪和泵體相對(duì)磨損量分別為總磨損量的52.5%和62.2%。說明總磨損時(shí)間為3/7時(shí)，過流部件磨損量超過總磨損量的1/2以上;葉輪和泵體的磨損率在總磨損時(shí)間的1/7～3/7之間時(shí)為較高，即磨損最快;在總磨損時(shí)間的3/7時(shí)，揚(yáng)程下降26%，在磨損結(jié)束時(shí)揚(yáng)程下降45%。這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都為更換周期提供了很重要的參考數(shù)據(jù)。

　　近年來，國內(nèi)外對(duì)于更換周期主要形成了以下兩種更換原則：

　　(1)渣漿泵在極限磨損的情況下，葉片磨損為原始長度的30%～40%，質(zhì)量磨損量為20%～30%時(shí)，就應(yīng)該更換葉輪;還有學(xué)者提出，在渣漿流動(dòng)狀態(tài)恒定時(shí)，可以將泵出口壓力降低到初始?jí)毫Φ?5%～75%作為更換葉輪的參考數(shù)，但缺點(diǎn)是上述意見沒有結(jié)合具體材質(zhì)和行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)。

　　(2)葉輪葉片長度磨掉30%時(shí)，葉輪失重量為原始重量的50%、揚(yáng)程下降30%，作為更換件的指標(biāo)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用壽命試驗(yàn)結(jié)果，提出不同材質(zhì)和量、件的更換原則：選煤廠用渣漿泵，如采用N1、Ni4、C27和Crl5Mo3制造葉輪和護(hù)板，在葉輪失重量達(dá)到50%、30%、10%和50%時(shí)就應(yīng)更換，而護(hù)板失重量達(dá)到30%、20%、10%和35%時(shí)就應(yīng)更換，此意見對(duì)于選煤廠更具針對(duì)性和可操作性。因此，建議選煤廠結(jié)合上述原則因地制宜，可以參考二號(hào)原則。

　　3.2 泵件更換周期

　　在生產(chǎn)實(shí)際中，提前更換、滯后更換磨損件是一種普遍現(xiàn)象，尤其是提前更換，例如：一般選煤廠設(shè)備集中大修期間，在磨損量還未達(dá)到更換的周期，就與其他設(shè)備一起更換，造成了浪費(fèi);而滯后更換的影響更為明顯，往往是在運(yùn)行明顯不正常，直接影響了系統(tǒng)生產(chǎn)，甚至在生產(chǎn)過程中發(fā)生嚴(yán)重故障。因此，針對(duì)選煤廠，應(yīng)根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀況和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置一個(gè)適宜于本廠的更換周期。

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