污水處理廠提升泵葉輪口緣磨損分析與維修

方建飛，田 潔，胡浩瀾，周 航

（重慶市三峽水務(wù)有限責(zé)任公司九曲河污水處理廠，重慶 401122）

0 引言

提升泵是污水處理廠重要設(shè)備，主要作用是為后期工藝段提供足夠的水力高程[1]。葉輪是提升泵中不可缺少的組成部件，地位極其重要。葉輪的正常運(yùn)行與否對(duì)提升泵壽命具有決定性作用，同時(shí)影響提升泵流量、揚(yáng)程等關(guān)鍵參數(shù)。隨著提升泵使用年限的增加，葉輪口緣會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損和腐蝕，特別是在提升含有顆粒物質(zhì)的污水時(shí)，葉輪口緣磨損加劇，導(dǎo)致提升泵效率降低，能耗增加。因此，修復(fù)葉輪口緣，對(duì)提高泵的工作效率，確保提升泵高效穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

1 泵結(jié)構(gòu)和基本原理

提升泵主要由泵體、蝸殼、葉輪、機(jī)封、密封環(huán)、滾動(dòng)軸承、轉(zhuǎn)子、電機(jī)定子等組成。提升泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，其中的液體隨著葉片一起旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，飛離葉輪向外射出。射出的液體在泵殼擴(kuò)散室內(nèi)速度逐漸變慢，壓力逐漸增加，致使液體從泵排出管流出[2]。

葉輪作為提升泵的核心零部件，閉式葉輪在同等功率下具有抽升效率高、電機(jī)軸運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，在提升泵中應(yīng)用較多。閉式葉輪由前蓋板、葉片、后蓋板等組成，葉輪前蓋板上的葉輪口緣與蝸殼上的密封環(huán)有效配合，確保提升泵泵液抽升效率。葉輪進(jìn)口與泵殼間的間隙過(guò)大會(huì)造成泵內(nèi)高壓區(qū)的水經(jīng)此間隙流向低壓區(qū)，造成泄漏，影響泵的出水量，效率降低。間隙過(guò)小會(huì)造成葉輪與泵殼摩擦，產(chǎn)生磨損。設(shè)計(jì)提升泵時(shí)，為增加回流阻力，延緩葉輪和蝸殼的使用壽命，在蝸殼內(nèi)緣與葉輪配合處安裝密封環(huán)，以達(dá)到調(diào)節(jié)葉輪和密封環(huán)之間的間隙，葉輪口緣和密封環(huán)的間隙保持在0.25～1.10 mm 為宜。

2 存在的問(wèn)題

污水中含有一定量的泥沙、細(xì)石、生活垃圾、細(xì)渣等顆粒物質(zhì)，當(dāng)污水進(jìn)入提升泵蝸殼時(shí)，由于葉輪口緣和密封環(huán)之間間隙過(guò)小，水中雜質(zhì)與口緣部位高速旋轉(zhuǎn)碰撞，對(duì)葉輪口緣和密封環(huán)造成摩損，正常葉輪口緣和磨損后的葉輪口緣對(duì)比見(jiàn)圖1。葉輪口緣磨損后，口緣與密封環(huán)的間隙變大，造成提升效率降低，同時(shí)影響葉輪回轉(zhuǎn)精度，振動(dòng)增大，最終導(dǎo)致提升泵無(wú)法正常運(yùn)行。頻繁更換葉輪會(huì)增加維修成本，造成資金浪費(fèi)。因此，快速修復(fù)葉輪口緣磨損是提高設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

圖1 正常葉輪口環(huán)和磨損后葉輪口緣對(duì)比

3 維修方法

在郭麗萍研究成果的基礎(chǔ)上[3]，通過(guò)改進(jìn)，構(gòu)想在葉輪口緣和蝸殼密封環(huán)之間安裝優(yōu)質(zhì)耐磨鋼圈，使葉輪口緣形成抗磨環(huán)，使砂石液體不直接作用于葉輪磨損，優(yōu)先磨損鑲嵌的鋼圈，當(dāng)鋼圈磨損到一定程度，再進(jìn)行更換，達(dá)到葉輪重復(fù)使用。由于葉輪周身葉片、蓋板不易磨損，僅對(duì)葉輪口緣鑲嵌材料進(jìn)行升級(jí)，選用優(yōu)質(zhì)抗磨材料，就能延長(zhǎng)原葉輪使用時(shí)間，降低維修難度和成本。具體維修步驟如下：

（1）對(duì)原葉輪磨損口緣進(jìn)行車削加工，工整葉輪口緣，口緣預(yù)留厚度3～5 mm，以方便鋼圈安裝緊密貼合。

（2）使用雙相不銹鋼2205 鋼材，加工成一個(gè)優(yōu)質(zhì)抗磨鋼圈，鋼圈外圓直徑為葉輪口緣未磨損時(shí)外圓直徑，鋼圈內(nèi)圓直徑為磨損葉輪口緣車削后的外圓直徑。

（3）在原磨損葉輪加工后的口緣上，通過(guò)過(guò)盈配合的鑲嵌方式，安裝制作的鋼圈以形成整體。讓葉輪口緣被磨損尺寸恢復(fù)到未磨損前尺寸。在配合好的葉輪口緣中心位置上開(kāi)孔、攻絲，安裝內(nèi)六角螺栓緊固，內(nèi)六角螺栓要沉于口緣平面。葉輪口緣上的鋼圈，橢圓度不得超過(guò)0.12 mm。

（4）在后續(xù)提升泵使用后，葉輪口緣再次被磨損時(shí)，僅拆卸掉鏈接葉輪和鋼圈的固定內(nèi)六角螺栓，取掉被磨損的鋼圈，更換新鋼圈，即可恢復(fù)使用，最大程度縮短了維修時(shí)長(zhǎng)。

維修后的葉輪效果如圖2 所示，在磨損的葉輪口緣上鑲嵌優(yōu)質(zhì)抗磨鋼圈后，使用內(nèi)六角螺紋連接緊固，以防止鋼圈脫落。因口緣鑲嵌材料為雙相不銹鋼2205 鋼材，具有優(yōu)良的耐磨性能，比原葉輪使用壽命更長(zhǎng)。這種葉輪新式結(jié)構(gòu)具有修復(fù)時(shí)間短、修復(fù)費(fèi)用低、拆卸安裝方便等優(yōu)點(diǎn)?？稍跈z修提升泵時(shí)實(shí)現(xiàn)快速更換，對(duì)提升泵運(yùn)行不會(huì)造成影響。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)污水處理廠提升泵葉輪口緣與密封環(huán)之間磨損嚴(yán)重情況，影響提升泵運(yùn)行效果。通過(guò)在葉輪口緣鑲嵌耐磨環(huán)的維修方式，有效解決了葉輪口環(huán)磨損頻繁問(wèn)題，鑲嵌耐磨環(huán)的維修模式具有修復(fù)時(shí)間短、修復(fù)費(fèi)用低、拆卸安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上提升了泵的使用壽命和運(yùn)行效率，該維修方法也為同行提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

圖2 葉輪口緣維修效果