油隔離泥漿泵乙形管中間罐的改造

王興銘

（白銀有色集團股份有限公司小鐵山礦， 甘肅 白銀 730900）

白銀有色集團股份有限公司小鐵山礦是井下開采的有色金屬礦山，采礦方法采用上向式尾砂膠結(jié)充填采礦法，充填料的骨料為選礦分級尾砂，膠結(jié)料為普通硅酸鹽散裝水泥，尾砂輸送采用4臺型油隔離泥漿泵(兩用兩備)將選礦公司分級合格的尾砂通過管道兩級接力以漿體的形式輸送至小鐵山礦制備站[1]，乙形管主要起著以下作用：

①檢修閥箱時防止油隔離罐內(nèi)的汽輪機油流失。②乙形管的豎直部位有一段截面突然擴大部分叫做中間罐，尾砂料漿經(jīng)過此處將產(chǎn)生渦流，紊動劇烈，可以防止料漿淤積，堵塞乙形管。③乙形管的末端底部設(shè)有料漿排出口，平時用盲板封堵，必要時可打開盲板疏通。

在小鐵山礦充填尾砂輸送系統(tǒng)使用的30年中，油隔離泥漿泵充分發(fā)揮了其輸送濃度高、工作壓力大、適宜于長距離輸送漿體的特點，保證了礦山井下充填尾砂的及時供給。針對這一問題，結(jié)合油隔離泵的具體實際情況，在深入分析故障原因，抓住要害的基礎(chǔ)上，采取切實可行的改造措施，解決了上述問題。具體的原因分析及采取的處理措施如下。

1 乙形管堵塞，油隔離泵無法正常工作的原因分析

結(jié)合實際工作經(jīng)驗，對造成乙形管堵塞，油隔離泵無法正常工作的原因羅列如下：

①攪拌桶葉輪磨損嚴(yán)重，攪拌效果不佳，板結(jié)的尾砂塊堵住閥箱。②閥箱自身零部件的機械磨損或損壞。③閥箱中或油隔離罐中氣體排出不干凈。④連接部位有松動，密封不嚴(yán)，持續(xù)吸入空氣，造成閥箱或油隔離罐中有氣體。

針對羅列的上述4條原因，逐條進行理論分析和設(shè)備實體檢查，造成乙形管堵塞，是油隔離泵無法正常工作的原因，而且這一原因應(yīng)該是幾十年來從未遇到的難題。而恰恰就在問題出現(xiàn)前的3個月，更換了磨損嚴(yán)重、多處泄漏已經(jīng)無法使用的乙形管，問題的原因只能出在乙形管上面了。

在以上分析的的基礎(chǔ)上對已安裝的乙形管進行了進一步詳細、深入的分析，認(rèn)為乙形管有兩點存在問題：①乙形管的管徑偏大。②乙形管中間罐的工藝尺寸不合理[2]。

對于管徑偏大分析認(rèn)為：管徑偏大，流速減小，部分尾砂會沉積在管子底部，使乙形管的過流面積減小，會使管內(nèi)流速自動調(diào)整到不沉淀的截面，所以第1條可以排除，它不是造成乙形管堵塞的原因。至于第二條在前面部分已經(jīng)做了介紹，其作用是料漿在通過乙形管中間罐處，因過流截面突然擴大將會產(chǎn)生劇烈的渦流，從而防止料漿沉積，防止堵塞乙形管。對乙形管中間罐的結(jié)構(gòu)尺寸實測如圖1所示，依圖經(jīng)計算可知中間罐過流容積為0.027m3，中間罐的長徑比為440/262=1.7。

圖1 乙型管中間罐結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)理論分析和實際經(jīng)驗知道中間罐的容積應(yīng)該等于或略小于油隔離泵單個活塞一個沖程的排量，油隔離泵單個活塞一個沖程的排量經(jīng)計算為Q1=0.014m3，顯然中間罐的容積0.027m3遠遠大于油隔離泵單個活塞一個沖程的排量0.014m3，這樣活塞工作一個沖程在中間罐內(nèi)將會有0.013m3的尾砂漿體沒有得到置換，而這沒有得到置換的0.013m3的尾砂漿體在輸送粒徑細、密度小的尾砂時，由于易于懸浮，不易沉降，不會造成乙形管堵塞；而在輸送密度大、粒徑粗的尾砂時將會篩分出密度大、粒徑粗、濃度高的漿體，排走的0.014m3的漿體只會是密度小、粒徑細、易于懸浮、濃度低的漿體，而且長時間的工作逐漸會使乙形管中積累大量的這種密度大、粒徑粗、濃度高的漿體，從而造成乙形管堵塞，使油隔離罐和活塞缸內(nèi)的壓力急劇升高，甚至造成罐頂安全閥動作，從而造成油隔離泵無法工作[3]。

通過上述分析，得出造成乙形管堵塞，油隔離泵無法正常工作的原因是：乙形管中間罐工藝尺寸不合理，比例失調(diào)。具體說就是：①中間罐的容積過大。②中間罐的長徑比偏大。

2 具體的改造措施

通過前面的原因分析，根據(jù)有關(guān)文獻資料介紹，確定的工藝參數(shù)為：中間罐的容積為0.014m3，中間罐的長徑比為1.3。改造后的中間罐結(jié)構(gòu)尺寸如圖2所示，具體的改造措施如下：

①縮短中間罐的長度，加長上端管的長度。如圖2所示，使中間罐的長度由440mm減小為300mm，把上端管的長度由100mm加長為240mm。②減小中間罐的直徑。如圖2所示，在中間罐內(nèi)加裝一段套管，規(guī)格為∮245＊7、長度L=300mm的無縫鋼管，套管的下側(cè)與下蓋板焊接，套管的上側(cè)與中間豎管焊接，焊接時連續(xù)施焊，焊縫結(jié)構(gòu)強度及密封性能均要達到中壓壓力容器的焊接標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 改造后乙型管中間罐結(jié)構(gòu)圖

改造后的中間罐的容積為0.013m3，略小于油隔離泵單個活塞一個沖程的排量0.014m3，如考慮活塞的效率系數(shù)，二者基本相等；中間罐的長徑比為1.3，與經(jīng)驗值1.3相等，完全滿足設(shè)計的參數(shù)要求。

油隔離泵乙形管中間罐自改造完成之后共計輸送尾砂100000m3，其中粗顆粒尾砂250000 m3，從未出現(xiàn)過乙形管堵塞，油隔離泵無法工作的現(xiàn)象，通過實踐檢驗了乙形管故障原因理論分析正確，改造措施得當(dāng)。乙形管中間罐改造的成功為同類型泵的改造提供了依據(jù)，也進一步完善了油隔離泵設(shè)計與制造的理論基礎(chǔ)，具有較大的社會和經(jīng)濟價值。