對離心式渣漿泵過流部分抗磨設計的研究

周靖科

石家莊強大泵業集團有限責任公司，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產生的離心力，把液體水和固體顆粒的混合介質能量增加的一種設備，離心式渣漿泵的設計原理與普通離心泵的設計原理基本相同。但是渣漿泵輸送的是液體和固體的混合流體，其工作介質不再只是單純的單向流體。從這一點看，其設計原理又與普通離心泵的設計方法有所不同。

現階段，縱觀國內的傳統渣漿泵設計大都是以單向流理論為基礎的經驗設計。這種設計方式設計出來的渣漿泵軸封漏失嚴重，工作效率不高，過流部分抗磨性差，使用時間短。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致工作材料的損失，同時還會引起一系列的間接后果，如安全問題、使用壽命問題等等。造成渣漿泵的經濟效率得不到充分的體現。主要表現在：

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的過程中和泵體的間隙產生互相磨損，使得渣漿泵內的空間變小，渣漿泵運輸傳送帶上由于磨損的加大，而出現坑洼麻點的現象，嚴重影響到離心式渣漿泵的工作效率；2）加大了維修時間。由于渣漿泵內的磨損程度越來越大，日常的檢修已經不能保證渣漿泵的正常運轉，使得維修次數明顯增多，而且維修工作時間也會逐漸拉長；3）影響到渣漿泵的運行效果。我們知道當離心式渣漿泵在運轉過程中的傳送接觸面與渣漿內的固水混合物產生強烈的摩擦，形成了許多細微麻點狀的小坑，使得泵體內出現了不穩定的轉動和巨大的噪聲，從而引發渣漿泵的葉片發生顆粒沖擊產生磨損現象，嚴重時可能會轉為風蝕，縮短離心式渣漿泵中軸及機械密封的使用時間，影響到渣漿泵的運行效果。

2 離心式渣漿泵磨損形成的研究

離心式渣漿泵在運行過程中產生的磨損現象是十分常見的情況，這種情況在當今工礦產業生產中是無法克服的問題。離心式渣漿泵的主要功能就是運送漿體，但是由于大多數的漿體屬于具有較強的腐蝕性和破壞能力的固水混合顆粒物質，當這些材料以一定速度通過泵內過流部位的時候，肯定會與泵體葉輪發生相互的作用，發生沖擊，在一次次的不斷沖擊下必然會使葉輪失去應有的效力。所以我們可以看到由于固液混合顆粒的磨損一方面能夠將渣漿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，使整個泵的工作穩定能力減弱，在反復的作用下，會使渣漿泵內的固液顆粒漿體流動狀況進一步惡化，當到達一定范圍后，會形成氣蝕。在對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械而產生的磨損問題，但是因為渣漿泵在旋轉過程中進行觀察和研究存在相當大的困難原因，加之在泵體運轉過程中與液體水作為媒介相互發生作用，給渣漿泵磨損探究工作帶來了很大的難度，所以在此之間，對渣漿泵泵體磨損的研究成果十分稀少。我們將渣漿泵系統置之于封閉環境下進行磨損測試，啟用對泵體表面涂層的方式對泵體的磨損情況進行測定，測定渣漿泵產生磨損的結果為：漿體固體顆粒的直接沖擊、紊亂沖擊和通過邊避的滑動摩擦。這三種磨損原因分別對應著相應的作用力，分別為固相的動應力、擴散應力和承載應力相聯系，這三種作用力造成磨損為比磨損率之和。通過對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模型來計算混合液的流場數值，用漿體固液顆粒在泵體內的動力平衡計算其產生相應的速度，利用顆粒的擴散情況和對流方程來計算出漿體顆粒濃度的分布狀況，通過上述內容，我們可以比較準確的測出渣漿泵磨損形成的原因和磨損產生的后果。

3 離心式渣漿泵抗磨技術的探究

3.1 運行中對抗磨技術的探討

渣漿泵的使用時間和運行時間與渣漿泵操作維護科學與否有直接的聯系，在操作過程中操作人員嚴格按照渣漿泵使用規程進行操作，并定期按照維護周期給予維護，能夠保證渣漿泵增加其使用壽命，同時還能使其使用性能得到很好的體現。因此在離心式渣漿泵的使用過程中，應根據渣漿泵的磨損情況，使離心泵處于良好的使用狀態之中，并嚴格按照實際操作準則的要求進行操作，解決渣漿泵與流動系統的傳輸問題，做好調節工作，減少渣漿泵的磨擦性，延長其使用壽命。

3.2 對抗磨材料的選擇

離心式渣漿泵過流部分材質對增強離心泵的抗磨能力起到關鍵性作用。過流部分材料的好壞直接影響到離心泵的使用時間，好的材料可以有效的提升渣漿泵的運行壽命，保證渣漿泵的安全性和穩定性。在選擇耐磨材料時，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用，如各種陶瓷制品，金屬基復合材料及非金屬復合材料生產過流部件。由于抗磨性金屬材料機械性能較好，便于進行機械加工，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的情況較多。

[1]李仁俊，韓偉.離心式渣漿泵設計原理[D].蘭州理工大學，1999.

[2]吳麗華.渣漿泵的抗磨分析與研究[M].科學技術出版社，2002.

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