對(duì)離心式渣漿泵過流部分抗磨設(shè)計(jì)的研究

周靖科

石家莊強(qiáng)大泵業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北石家莊 050035

1 離心式渣漿泵磨損帶來的問題

離心式渣漿泵是離心泵的一種，它是通過泵的葉輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，把液體水和固體顆粒的混合介質(zhì)能量增加的一種設(shè)備，離心式渣漿泵的設(shè)計(jì)原理與普通離心泵的設(shè)計(jì)原理基本相同。但是渣漿泵輸送的是液體和固體的混合流體，其工作介質(zhì)不再只是單純的單向流體。從這一點(diǎn)看，其設(shè)計(jì)原理又與普通離心泵的設(shè)計(jì)方法有所不同。

現(xiàn)階段，縱觀國內(nèi)的傳統(tǒng)渣漿泵設(shè)計(jì)大都是以單向流理論為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方式設(shè)計(jì)出來的渣漿泵軸封漏失嚴(yán)重，工作效率不高，過流部分抗磨性差，使用時(shí)間短。就目前情況看，離心式渣漿泵在工作中存在著兩大難題急需解決，即：第一個(gè)問題是渣漿泵過流部分的零部件磨損問題。第二問題是離心式渣漿泵的工作效率偏低的問題。由于離心式渣漿泵過流部分零部件的可以直接導(dǎo)致工作材料的損失，同時(shí)還會(huì)引起一系列的間接后果，如安全問題、使用壽命問題等等。造成渣漿泵的經(jīng)濟(jì)效率得不到充分的體現(xiàn)。主要表現(xiàn)在：

1）影響渣漿泵的工作效率。由于離心式渣漿泵的葉片在不斷旋轉(zhuǎn)的過程中和泵體的間隙產(chǎn)生互相磨損，使得渣漿泵內(nèi)的空間變小，渣漿泵運(yùn)輸傳送帶上由于磨損的加大，而出現(xiàn)坑洼麻點(diǎn)的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到離心式渣漿泵的工作效率；2）加大了維修時(shí)間。由于渣漿泵內(nèi)的磨損程度越來越大，日常的檢修已經(jīng)不能保證渣漿泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使得維修次數(shù)明顯增多，而且維修工作時(shí)間也會(huì)逐漸拉長；3）影響到渣漿泵的運(yùn)行效果。我們知道當(dāng)離心式渣漿泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的傳送接觸面與渣漿內(nèi)的固水混合物產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦，形成了許多細(xì)微麻點(diǎn)狀的小坑，使得泵體內(nèi)出現(xiàn)了不穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動(dòng)和巨大的噪聲，從而引發(fā)渣漿泵的葉片發(fā)生顆粒沖擊產(chǎn)生磨損現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)轉(zhuǎn)為風(fēng)蝕，縮短離心式渣漿泵中軸及機(jī)械密封的使用時(shí)間，影響到渣漿泵的運(yùn)行效果。

2 離心式渣漿泵磨損形成的研究

離心式渣漿泵在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的磨損現(xiàn)象是十分常見的情況，這種情況在當(dāng)今工礦產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中是無法克服的問題。離心式渣漿泵的主要功能就是運(yùn)送漿體，但是由于大多數(shù)的漿體屬于具有較強(qiáng)的腐蝕性和破壞能力的固水混合顆粒物質(zhì)，當(dāng)這些材料以一定速度通過泵內(nèi)過流部位的時(shí)候，肯定會(huì)與泵體葉輪發(fā)生相互的作用，發(fā)生沖擊，在一次次的不斷沖擊下必然會(huì)使葉輪失去應(yīng)有的效力。所以我們可以看到由于固液混合顆粒的磨損一方面能夠?qū)⒃鼭{泵的泵體零部件受到損壞，另一方面也在一定程度上降低了渣漿泵的工作效率，使整個(gè)泵的工作穩(wěn)定能力減弱，在反復(fù)的作用下，會(huì)使渣漿泵內(nèi)的固液顆粒漿體流動(dòng)狀況進(jìn)一步惡化，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定范圍后，會(huì)形成氣蝕。在對(duì)渣漿泵磨損原因和形成過程的探索過程中，在初期提出過水利機(jī)械而產(chǎn)生的磨損問題，但是因?yàn)樵鼭{泵在旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行觀察和研究存在相當(dāng)大的困難原因，加之在泵體運(yùn)轉(zhuǎn)過程中與液體水作為媒介相互發(fā)生作用，給渣漿泵磨損探究工作帶來了很大的難度，所以在此之間，對(duì)渣漿泵泵體磨損的研究成果十分稀少。我們將渣漿泵系統(tǒng)置之于封閉環(huán)境下進(jìn)行磨損測試，啟用對(duì)泵體表面涂層的方式對(duì)泵體的磨損情況進(jìn)行測定，測定渣漿泵產(chǎn)生磨損的結(jié)果為：漿體固體顆粒的直接沖擊、紊亂沖擊和通過邊避的滑動(dòng)摩擦。這三種磨損原因分別對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的作用力，分別為固相的動(dòng)應(yīng)力、擴(kuò)散應(yīng)力和承載應(yīng)力相聯(lián)系，這三種作用力造成磨損為比磨損率之和。通過對(duì)渣漿泵磨損形成的研究，可以看到其主要采用的是利用無粘流動(dòng)模型來計(jì)算混合液的流場數(shù)值，用漿體固液顆粒在泵體內(nèi)的動(dòng)力平衡計(jì)算其產(chǎn)生相應(yīng)的速度，利用顆粒的擴(kuò)散情況和對(duì)流方程來計(jì)算出漿體顆粒濃度的分布狀況，通過上述內(nèi)容，我們可以比較準(zhǔn)確的測出渣漿泵磨損形成的原因和磨損產(chǎn)生的后果。

3 離心式渣漿泵抗磨技術(shù)的探究

3.1 運(yùn)行中對(duì)抗磨技術(shù)的探討

渣漿泵的使用時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間與渣漿泵操作維護(hù)科學(xué)與否有直接的聯(lián)系，在操作過程中操作人員嚴(yán)格按照渣漿泵使用規(guī)程進(jìn)行操作，并定期按照維護(hù)周期給予維護(hù)，能夠保證渣漿泵增加其使用壽命，同時(shí)還能使其使用性能得到很好的體現(xiàn)。因此在離心式渣漿泵的使用過程中，應(yīng)根據(jù)渣漿泵的磨損情況，使離心泵處于良好的使用狀態(tài)之中，并嚴(yán)格按照實(shí)際操作準(zhǔn)則的要求進(jìn)行操作，解決渣漿泵與流動(dòng)系統(tǒng)的傳輸問題，做好調(diào)節(jié)工作，減少渣漿泵的磨擦性，延長其使用壽命。

3.2 對(duì)抗磨材料的選擇

離心式渣漿泵過流部分材質(zhì)對(duì)增強(qiáng)離心泵的抗磨能力起到關(guān)鍵性作用。過流部分材料的好壞直接影響到離心泵的使用時(shí)間，好的材料可以有效的提升渣漿泵的運(yùn)行壽命，保證渣漿泵的安全性和穩(wěn)定性。在選擇耐磨材料時(shí)，一般有兩大部分：一種為非金屬抗磨材料和金屬抗磨材料。非金屬抗磨材料有工程塑料、陶瓷、碳化硅等等；金屬抗磨材料有碳素鋼、耐磨合金鋼、白口鑄鐵和奧氏體高錳鋼等等。其中由于非金屬抗磨材料具有較強(qiáng)的抗酸性和抗堿性，這些都是金屬抗磨材料所不能比擬的，因此非金屬抗磨性材料在固液泵的制造中得到了廣泛的應(yīng)用，如各種陶瓷制品，金屬基復(fù)合材料及非金屬復(fù)合材料生產(chǎn)過流部件。由于抗磨性金屬材料機(jī)械性能較好，便于進(jìn)行機(jī)械加工，因此在大部分離心式渣漿泵中采用金屬性抗磨材料做過流部件材質(zhì)的情況較多。

[1]李仁俊，韓偉.離心式渣漿泵設(shè)計(jì)原理[D].蘭州理工大學(xué)，1999.

[2]吳麗華.渣漿泵的抗磨分析與研究[M].科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

[3]劉小兵.固液兩相流動(dòng)及在渦輪機(jī)械中的數(shù)值模擬[M].北京：中國水利水電出版社，1981.