渣漿泵實際應(yīng)用問題的改進措施

賈玉岐

（石家莊工業(yè)泵廠有限公司，河北 石家莊 050100）

渣漿泵從工作原理上講屬于離心泵，渣漿泵的名稱是從輸送介質(zhì)的角度來劃分的一種離心泵。主要參數(shù)有流量、揚程、轉(zhuǎn)速、效率、必須汽蝕余量、軸功率、最大通過粒徑等。選煤廠在實際選型中選型主要依據(jù)的基本參數(shù)是流量、揚程、最大通過粒徑。泵出口至下一個漿液處理設(shè)備之間的管路、彎頭、閥門等規(guī)格型號、布置圖確定后，結(jié)合工藝要求，揚程基本可以確定。泵揚程與管網(wǎng)阻力需要匹配，在轉(zhuǎn)速一定的情況下泵本身具有自適應(yīng)性。選型數(shù)據(jù)需要準(zhǔn)確，偏大或者偏小都會引起泵在使用中出現(xiàn)振動、異響、出口壓力過大或者偏低、電機跳閘、汽蝕等各種異常，從而對整個生產(chǎn)系統(tǒng)造成影響。

目前，工程項目市場環(huán)境多數(shù)為EPC總承包項目。業(yè)主方則以公開招標(biāo)的方式確定最終的總承包單位。這種方式中標(biāo)的單位通常會在滿足招標(biāo)要求的前提下，壓縮工程成本。其中提高工藝設(shè)計準(zhǔn)確度、提高設(shè)備運轉(zhuǎn)效率以及節(jié)約能源是節(jié)約成本的主要方式之一。但理想設(shè)計與實際往往存在較多的偏差。

1 現(xiàn)場工況簡述

泵的設(shè)計參數(shù)如下：流量：2500m3/h、揚程：53m、比重：1.5t/m3、泵型號：**ZJ系列、傳動方式：DC、電機：YXKK500-10/900KW/10KV、轉(zhuǎn)速：590r/min、旋流器所需入口壓力：0.35～0.4MPa。

現(xiàn)場渣漿泵試運行時，發(fā)現(xiàn)泵的出口壓力遠(yuǎn)大于設(shè)計值。實際運行電流偏大，但是，電機溫度不超標(biāo)。現(xiàn)場技術(shù)人員存在4種技術(shù)問題判斷：（1）渣漿泵選型出現(xiàn)偏差，流量偏大需要通過換泵改變現(xiàn)狀；（2）現(xiàn)場工藝設(shè)計出現(xiàn)問題，參數(shù)設(shè)計不準(zhǔn)確；（3）漿液濃度偏大，導(dǎo)致電機電流升高，出口壓力增加；（4）上述綜合原因?qū)е隆?/p>

入料壓力是旋流器內(nèi)產(chǎn)生離心力作用的動力，是使物料得到有效分選的重要因素。增大入料壓力懸浮液進入旋流器的速度增大，離心力增高。因此，在一定程度上增大入料壓力，可以加速分選過程，提高旋流器的處理量和分選效果。但入料壓力過高，懸浮液本身的濃縮作用加強，一方面，使懸浮液的密度在旋流器中分布更加不均勻；另一方面，增大物料的實際密度，反而降低了分選效果。此外，入料壓力增大還將增加設(shè)備的磨損和動力消耗。所以一定要將渣漿泵的出口壓力調(diào)到設(shè)計要求。根據(jù)現(xiàn)場的反饋，我方人員調(diào)查情況如下：渣漿泵在調(diào)試運行過程中發(fā)現(xiàn)泵體出口壓力過大并伴有泵體振動超標(biāo)的情況。實際運行電流偏高，但是，電機本身富裕量足夠，并不影響電機本身的運行。渣漿泵發(fā)往現(xiàn)場至安裝完畢后未發(fā)生磕碰損壞，泵體及配套電機等設(shè)備銘牌參數(shù)與合同一致無異常情況。通過檢查隨機攜帶的資料，泵體及電機性能試驗合格，與技術(shù)協(xié)議要求的內(nèi)容一致并無異常，且有第三方監(jiān)造人員簽字。電機單體調(diào)試合格，未發(fā)現(xiàn)異?！，F(xiàn)場檢測儀表正常顯示，無異常情情況。根據(jù)客戶前期提供的選型數(shù)據(jù)再次對渣漿泵進行選型校核，并無發(fā)現(xiàn)選型方案的不妥之處。所以，暫時排查設(shè)備本身的質(zhì)量問題，需要到現(xiàn)場勘察進行詳細(xì)的數(shù)據(jù)采集分析。

2 數(shù)據(jù)分析及選型計算

到達現(xiàn)場后取得數(shù)據(jù)如下：

水平管路長度：約4.2m；彎頭：3個；變徑管：2個；管路管徑：DN600mm；幾何高差：16m。

查表得揚程折降系數(shù)HR=0.9；摩擦系數(shù)f=0.0135。

旋流器入口壓力（0.35～0.4MPa）按最大值折合揚程H1=400kPa÷9.8N/m2÷1.5t/m3=27.2m。

幾何高差H2為16m。

查表得：水平管路、彎頭、閥門算出當(dāng)量長度L。

泵揚程H=（H1+H2+Hfl1）/HR×1.04≈51m。

理論計算揚程51m即可滿足現(xiàn)場使用。據(jù)此分析，客戶提供的選型數(shù)據(jù)揚程值偏大，在轉(zhuǎn)速一定的情況下，導(dǎo)致實際運行流量偏向大流量區(qū)域，實際運行揚程低。轉(zhuǎn)速、揚程確定的情況下，參考性能曲線找到實際運行工況點，將數(shù)據(jù)代入得出，軸功率比設(shè)計運行值偏大。由此斷定泵處于偏大流量運行狀態(tài)。

根據(jù)和現(xiàn)場技術(shù)人員溝通發(fā)現(xiàn)，實際的漿液密度到達1.55t/m3，旋流器的實際流量2400m3/h即可滿足使用。通過上述過程再次計算：

旋流器入口壓力（0.35～0.4MPa）按最大值折合揚程H3=400kPa÷9.8N/m2÷1.55t/m3=26.3m。

由達西公式算出，管路損失Hfl2為0.6m。

摩擦系數(shù)、揚程折降系數(shù)、幾何高差H2保持不變；

泵揚程H=（H3+H2+Hfl2）/HR×1.04=(26.3+16+0.6)/0.9×1.04≈50m。

另外，調(diào)查發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在隱患如下：泵的實際運行流量偏大，渣漿泵入口的漿液罐的容量偏小。這種設(shè)計在漿液罐來料不穩(wěn)無法及時補充到罐內(nèi)時，渣漿泵運行后短時間內(nèi)就將罐內(nèi)的漿液抽空，最后，造成渣漿泵出現(xiàn)抽空、振動的情況。

3 分析結(jié)果及處理方案

根據(jù)現(xiàn)場了解以及上述計算分析得出結(jié)論：泵出口壓力大，電流偏高的真正原因是多種問題同時出現(xiàn)導(dǎo)致的。選型時客戶提供的揚程數(shù)據(jù)偏大，導(dǎo)致泵體實際偏大流量運行。另外，現(xiàn)場漿液濃度偏高也是增加出口壓力以及電機負(fù)荷的原因之一。

因為成套泵設(shè)備已經(jīng)安裝完畢，更換新泵的成本大，管路及地基基礎(chǔ)都需要進行調(diào)整，所以盡量在此泵型的基礎(chǔ)上進行改進以降低成本。通過車削葉輪可以達到目的。依據(jù)轉(zhuǎn)速和葉輪直徑的比例關(guān)系計算葉輪的車銷量。長期合作的客戶我公司可以免費將該泵的葉輪進行返廠車削并發(fā)回現(xiàn)場指導(dǎo)安裝。

現(xiàn)場使用的渣漿泵葉輪直徑為R1=1000mm，通過車削葉輪的方式減小流量的輸出。通過泵體性能曲線計算實際葉輪直徑R2=R1×n2/n1=570×1000/590mm≈970mm。

4 現(xiàn)場使用效果

客戶采納我公司的分析方案及處理意見。葉輪返廠車削后送回現(xiàn)場安裝，由我公司負(fù)責(zé)安裝指導(dǎo)。根據(jù)現(xiàn)場的情況，我方人員對客戶進行了使用維護的培訓(xùn)以及說明，確保后期渣漿泵能夠正常穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)?？蛻舾鶕?jù)我公司的建議對漿液池容量進行加大處理，以便為渣漿泵提供穩(wěn)定的進料，減少漿液波動。改造后泵運行穩(wěn)定良好，較好的滿足客戶的需求，獲得客戶的認(rèn)可和贊賞。

5 結(jié)語

現(xiàn)有的處理方案已經(jīng)較好地解決了現(xiàn)場渣漿泵出口壓力過大以及振動的問題。但是，根據(jù)使用經(jīng)驗來看，渣漿泵系統(tǒng)的運行仍然存在瑕疵，建議客戶針對關(guān)鍵部位的渣漿泵增加變頻調(diào)節(jié)設(shè)備。因為現(xiàn)場在實際運行中會遇到各種各樣的問題，比如，選礦原料品質(zhì)變化、員工操作不當(dāng)、其他設(shè)備故障導(dǎo)致漿液出現(xiàn)變化等。安裝變頻調(diào)節(jié)設(shè)備后，通過調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速來適應(yīng)實際運行工況點，可以較好地增加渣漿泵系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，減少維護人員工作量。

國內(nèi)一些洗煤廠項目在關(guān)鍵工藝段設(shè)計時，設(shè)計人員為了避免出現(xiàn)流量和揚程出現(xiàn)負(fù)偏差，經(jīng)常會設(shè)置一定的富裕量。但是，這樣對渣漿泵這種設(shè)備來說就容易出現(xiàn)實際運行流量和揚程的偏差。從渣漿泵的使用來說，嚴(yán)重偏離工況點的運行，會使泵的壽命嚴(yán)重縮短，偏小流量運行容易出現(xiàn)振動、斷軸，偏大流量運行容易出現(xiàn)電機過載、跳閘、泵殼汽蝕、異響等問題。

降低設(shè)備的富裕系數(shù)，又會大大增加設(shè)備故障的風(fēng)險。洗煤行業(yè)現(xiàn)場操作工人的作業(yè)水平參差不齊難以控制，再加上工藝設(shè)計的誤差，都會對設(shè)備產(chǎn)生影響。生產(chǎn)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，容易形成累積誤差，所以在關(guān)鍵設(shè)備的選型上，仍要根據(jù)實際情況進行選型配套，留有一定的富裕量，從而提高生產(chǎn)系統(tǒng)的抗風(fēng)險能力。

渣漿泵輸送的漿液對泵體過流部件的磨損量大，在渣漿泵選型時，設(shè)計方應(yīng)該盡量準(zhǔn)確地給出泵體的設(shè)計參數(shù)，這樣才能保證泵體長期穩(wěn)定的運行狀態(tài)，延長過流部件的使用壽命，從長遠(yuǎn)角度來看，才是真正降低業(yè)主的成本。