新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵在鉀肥生產(chǎn)中的應(yīng)用

霍永星，張生太，孟 浩，丁啟軍

(青海鹽湖工業(yè)股有限公司，青海 格爾木 816000)

隨著科學(xué)的進(jìn)步，用泵來傳輸各種漿液的情況普遍增多，促進(jìn)了渣漿泵在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛的應(yīng)用。但是在渣漿泵的使用過程中，如何有效解決泵體由于設(shè)計(jì)缺陷或者作業(yè)工況不同的影響而產(chǎn)生的問題，提高其工作效率，降低故障率，延長壽命時(shí)間，是渣漿泵使用過程需要深入研究和考慮的問題。

察爾汗鹽湖生產(chǎn)鉀肥最具代表性的工藝路線是“反浮選—冷結(jié)晶”工藝，此工藝以含鈉光鹵石礦為原料，運(yùn)用反浮選技術(shù)，通過泡沫浮選將雜質(zhì)氯化鈉(NaCl)和精光鹵石(KCl·MgCl2·6H2O)有效分離，制得高品質(zhì)的低鈉光鹵石，再通過冷結(jié)晶分離氯化鎂雜質(zhì)以制得高品質(zhì)的氯化鉀產(chǎn)品。察爾汗地區(qū)地處高海拔地區(qū)，晝夜溫差大，地處鹽漬土地區(qū)，淡水資源稀缺等，特別是鉀肥生產(chǎn)中，渣漿泵的作業(yè)環(huán)境特別惡劣。

文章主要研究一種新型應(yīng)用改良的KJB節(jié)能礦漿輸送泵，KJB節(jié)能礦漿輸送泵在鐵礦石行業(yè)應(yīng)用比較普遍，在鐵礦石行業(yè)中鐵礦的輸送由于不具粘性和結(jié)晶、低硬度等特性，相對于傳統(tǒng)的渣漿泵，KJB節(jié)能礦漿輸送泵具備較好的運(yùn)輸性能。而在鉀肥行業(yè)中光鹵石礦礦漿具有較大的粘性和結(jié)晶等特性，文章所提及的新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵為在原有專有技術(shù)上再改良升級后的一種，適合氯化鉀生產(chǎn)工況下的惡劣環(huán)境使用，以穩(wěn)定和節(jié)能出發(fā)。

1 傳統(tǒng)渣漿泵和新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵的工作原理

1.1 傳統(tǒng)渣漿泵的工作原理[2]

渣漿泵的主要原理是在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開葉輪外緣進(jìn)入蝸形泵殼。在蝸形泵殼中，液體由于流道的逐漸擴(kuò)大而減速，又將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，最后以較高的壓力流入排出管道，送至需要場所。液體由葉輪中心流向外緣時(shí)，在葉輪中心形成了一定的真空，由于貯槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力，液體便被連續(xù)壓入葉輪中，從而形成液體的連續(xù)輸送[1]。一般所見的渣漿泵屬于通過傳送漿體的泵類產(chǎn)品中的一種，渣漿泵從不同角度可以具體劃分為不同的類型，例如泵內(nèi)葉輪數(shù)目的不同可劃分為單級葉輪渣漿泵和多級葉輪渣漿泵；從泵軸與水平面的位置可以劃分為臥式渣漿泵和立式渣漿泵；從泵內(nèi)葉輪的吸水方式劃分為單吸進(jìn)水渣漿泵和雙吸進(jìn)水渣漿泵；從泵殼的結(jié)構(gòu)方式可以劃分為水平中開式和垂直結(jié)合式。

1.2 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵的工作原理

新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵又可分為轉(zhuǎn)子總成和泵體兩部分，轉(zhuǎn)子總成包括聯(lián)軸器、泵軸、組合式密封輪(多個(gè)副葉輪，專利技術(shù))、工作葉輪、軸套、葉輪螺母等。泵體包括電機(jī)支撐架、組合式密封腔(多個(gè))、碗形中間連接體、泵殼、底座等。

泵殼安裝在底座上，葉輪由鍵銷及螺母固定在泵軸上，置于泵殼內(nèi)。組合式密封葉輪(多層副葉輪)由鍵及螺母固定在泵軸上，置于相對應(yīng)的密封腔內(nèi)(組合密封葉輪腔比礦漿輸送腔大1.5倍)。所有密封腔均至于碗形中間連接體內(nèi)，碗形中間連接體與電機(jī)支撐架連接后安裝在泵殼上，電機(jī)與碗形中間連接體通過電機(jī)支撐架連接，泵軸與電機(jī)通過聯(lián)軸器連接，底座與地腳螺栓固定在水泵基礎(chǔ)平臺上。

高液位液體由泵體進(jìn)口流入葉輪，經(jīng)過葉輪旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生壓力及流量，從泵體出口流出，部分高壓液體通過葉輪與碗形中間連接體的間隙處進(jìn)入碗形中間連接體內(nèi)，由專利密封裝置多個(gè)組合式密封葉輪進(jìn)行密封，解決在不同轉(zhuǎn)速下的泄漏量，從而實(shí)現(xiàn)無水情況下的全程密封，實(shí)現(xiàn)取消用水的機(jī)械密封和專用軸承箱。

2 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵的優(yōu)點(diǎn)

2.1 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵特有的機(jī)封結(jié)構(gòu)

KJB型節(jié)能礦漿輸送泵專利密封裝置，采用倒寶塔型結(jié)構(gòu)。液體由泵體進(jìn)口流入葉輪，經(jīng)過工作葉輪旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生壓力及流量，從泵體出口流出，部分高壓液體通過葉輪與碗形中間連接體的間隙處進(jìn)入碗形中間連接體內(nèi)，再經(jīng)過一級密封葉輪蓋板與一級密封葉輪的軸向間隙處進(jìn)入一級密封腔內(nèi)，再沿一級密封腔內(nèi)壁與一級密封葉輪外徑處進(jìn)入一級密封葉輪內(nèi)，經(jīng)一級密封葉輪旋轉(zhuǎn)的離心力而產(chǎn)生壓力，與泄漏液體的壓力在一級密封葉輪葉片頂端與一級密封腔內(nèi)端處達(dá)到平衡，從而達(dá)到密封效果。在不同轉(zhuǎn)速下工作時(shí)，階梯式多級變頻調(diào)速密封裝置就可以有效密封泵體內(nèi)泄漏液體壓力，從而達(dá)到水泵的密封效果，因此KJB渣漿泵在運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速如何變化，泵前后副板與轉(zhuǎn)動(dòng)軸間不會(huì)發(fā)生泄漏現(xiàn)象。

2.2 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵采用全新設(shè)計(jì)理念

利用CFD和PCAD技術(shù)的相互結(jié)合，對水泵過流部件進(jìn)行系統(tǒng)化的優(yōu)化設(shè)計(jì)及計(jì)算驗(yàn)證，并使用虛擬制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、性能預(yù)測、工藝編制、制造配置和質(zhì)量檢驗(yàn)，使KJB型節(jié)能礦漿輸送泵效率有了大幅度提升，可使水力效率提高10%左右。

獨(dú)特的流線造型，使泵腔內(nèi)流動(dòng)更穩(wěn)定，水流更通暢，回流小，渦量小，極大地減小了流動(dòng)損失，容積效率提高3%～6%。新型KJB型節(jié)能礦漿輸送泵軸與電機(jī)采用剛性聯(lián)軸器直接連接，取消了泵軸承座，連接穩(wěn)定可靠，傳動(dòng)效率提高1%～2%。

2.3 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵密封抗顆粒性能的提升

當(dāng)輸送高溫并含有顆粒(如含有氧化鐵皮、結(jié)晶顆粒、砂漿等)惡劣的介質(zhì)時(shí)，無需外接冷卻水，該密封裝置始終處于良好的狀態(tài)下運(yùn)行，即使在變頻狀態(tài)下也能正常運(yùn)行，密封性能優(yōu)良，不會(huì)出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。

新型KJB型節(jié)能礦漿輸送泵泵體上設(shè)置有沖洗水接口，水泵停機(jī)后可快速?zèng)_洗泵腔內(nèi)的液體，不會(huì)在泵內(nèi)殘留易結(jié)晶液體，可確保水泵再次平穩(wěn)運(yùn)行，極大的延長了水泵使用壽命。為防止液體在水泵運(yùn)行過程中的附著結(jié)晶，所有旋轉(zhuǎn)體零部件的表面都進(jìn)行了拋光處理，同時(shí)采用2205雙向不銹鋼材質(zhì)，提高了表面光潔度，如泵軸、葉輪吸口環(huán)、泄漏環(huán)等重要部件，其表面粗糙度可達(dá)到1.6 μm～3.2 μm之間。旋轉(zhuǎn)體與配合密封面均采用小間隙配合，葉輪吸口環(huán)與泵處的配合小于1mm，可有效阻止水泵運(yùn)行的附著結(jié)晶，水泵在高速運(yùn)行時(shí)，還可隨時(shí)通過末級密封腔頂部的沖洗口對密封裝置進(jìn)行沖洗，沖洗水可隨著泵內(nèi)液體由水泵出口排出，水泵停機(jī)時(shí)的沖洗水由水泵下部的放空口排出。

3 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵的節(jié)能性

新型350KJB型節(jié)能礦漿輸送泵在鉀肥分公司試用半年以來，性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，僅有實(shí)驗(yàn)過程中因技術(shù)消缺停機(jī)72 h和因上游檢修造成的檢修垃圾導(dǎo)致進(jìn)入泵體后副葉輪損壞，其它時(shí)間均無出現(xiàn)任何故障停機(jī)，連續(xù)運(yùn)行，相對于原普通12/10ST-AH渣漿泵，新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵的能耗均有所下降。

3.1 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵電耗下降

原普通12/10ST-AH渣漿泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)為250 kW，新型350KJB型節(jié)能礦漿輸送泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)為200 kW，則在同等供礦下單臺新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵節(jié)省電量為50 kW·h。

3.2 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵水耗下降

原普通12/10ST-AH渣漿泵運(yùn)行時(shí)機(jī)械密封需外供冷卻水，用量為0.2 m3/h，而新型350KJB型節(jié)能礦漿輸送泵運(yùn)行時(shí)無需冷卻水，則單臺新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵節(jié)省水量為0.2 m3/h。在長期或間接性停機(jī)是用于沖洗用，有條件或無人值守可采用電磁閥自動(dòng)開停機(jī)沖洗。

3.3 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵主要備件壽命長

泵體備件主要消耗件為機(jī)械密封，傳統(tǒng)機(jī)械密封容易受輸送介質(zhì)、作業(yè)環(huán)境、泵體基礎(chǔ)的平整性等影響，原普通12/10ST-AH渣漿泵采用水沖洗的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，當(dāng)介中含有易結(jié)晶顆粒時(shí)，容易造成密封件的損壞，從而引起液體泄漏，目前每臺泵12/10ST-AH渣漿泵正常情況下每年消耗機(jī)械密封為3個(gè)～4個(gè)，而新型KJB型節(jié)能礦漿輸送泵，采用最新副葉輪專利密封技術(shù)，機(jī)械密封的使用壽命至少為3 a，并且無需連續(xù)沖洗，只在長時(shí)間停機(jī)情況下開停機(jī)沖洗。

4 問題思考

新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵在鉀肥分公司試用半年以來，各方面性能都顯現(xiàn)了優(yōu)越的技術(shù)優(yōu)勢和使用的產(chǎn)品品質(zhì)，實(shí)用性強(qiáng)，設(shè)備穩(wěn)定。仍然存在的部分缺陷需要繼續(xù)優(yōu)化，比如長時(shí)間停機(jī)副葉輪腔中容易結(jié)晶和及時(shí)排放的問題(批量應(yīng)用時(shí)利用啟停和電磁閥自動(dòng)沖洗解決，避免人為惰性造成密封損壞)；還有礦漿中硬度更多的雜質(zhì)出現(xiàn)堵泵問題等，這也是其他渣漿泵存在的問題，但穩(wěn)定運(yùn)行也需要更進(jìn)一步優(yōu)化。