渣水泵磨損原因分析及改造方法

余思民

（云南天安化工有限公司，云南安寧 650309）

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渣水泵磨損原因分析及改造方法

余思民

（云南天安化工有限公司，云南安寧 650309）

通過對大型黃磷爐出渣水泵各部件使用時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，分析找出渣水泵各部件磨損較快的原因，改造后各部件的運(yùn)行時(shí)間得到了大幅提高。

渣水泵；磨損；改造

20世紀(jì)90年代中期，我公司從前蘇聯(lián)引進(jìn)二套80MW、30 kt／a大型黃磷爐，配套黃磷爐的渣水泵是從法國引進(jìn)（型號128NFD）。渣水泵主要由泵殼、吸入盤、葉輪、軸、軸承、前后耐磨護(hù)盤、托架等組成，用于把磷爐水淬混合后的渣水打到30多米高的渣倉脫水。由于介質(zhì)含氧化鈣47%～52%、二氧化硅40%～43%、三氧化二鋁2%～8%等較硬的顆粒物，渣水泵與介質(zhì)接觸的部件磨損較快，特別是吸入盤、葉輪和前耐磨盤最多只能用半月。由于磨損較快、檢修頻繁，不但耗費(fèi)人力物力，還經(jīng)常影響生產(chǎn)。為提高渣水泵的運(yùn)行效率，需要找到部件磨損較快的原因和解決辦法，以確保磷爐的長周期運(yùn)行。

1 磨損原因分析

1．1 磨損時(shí)間統(tǒng)計(jì)

通過對4臺(tái)渣水泵各部件的磨損情況統(tǒng)計(jì)，各部件的平均使用時(shí)間見表1。可見渣水泵主要部件的運(yùn)行時(shí)間很短，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用很高。

表1 渣水泵各部件平均使用時(shí)間統(tǒng)計(jì)表Table 1 Mean time table of slag pum p com ponents

1.2耐磨材料試用

從表1看出，各部件的使用時(shí)間都較短，可能是泵在選型時(shí)對運(yùn)行工況和介質(zhì)的情況了解不足。因此，先改變備件材質(zhì)，先后試用了Mn2Cr25Mo3Ni2、Cr26、Cr30、Mo2Ti、鈷包碳化鎢＋Ni60等耐磨合金加工的備件，但效果均不明顯。

1.3 渣水泵入口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由于選用了在國內(nèi)備件生產(chǎn)廠家認(rèn)為相當(dāng)不錯(cuò)的耐磨材料后，效果仍不明顯。因此，根據(jù)實(shí)際使用情況，調(diào)整分析思路，對渣水泵入口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，見圖1。

圖1 渣泵入口結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 Schematic diagram of the pump slag inlet

渣水泵工作時(shí)，磷爐水淬混合后的渣水混合物以約1 000m3／h的流量不斷由溜槽流入，經(jīng)混合器（大端?1 500mm、小端?500mm，高2 500mm，有效體積2.1m3）、彎頭（大端?500mm、小端?400mm），導(dǎo)入渣水泵抽到30m的渣倉脫水，渣水泵（溜槽與渣水泵的中心高為3.8m）抽吸不完的渣水從溢流管溢出。從圖1和相關(guān)數(shù)據(jù)分析看出，渣水混合器容積太小，起不到緩沖和流量平衡作用；渣水混合物從3.5m的高度直接沖刷或反射沖刷渣水泵入口系統(tǒng)各部件表面。

1.4磨損原因

1）渣水混合器容積太小，起不到緩沖和流量平衡作用。

從泵的工作原理知道，泵要平穩(wěn)運(yùn)行，進(jìn)出泵的流量要保持均衡穩(wěn)定。在圖1中，渣水混合器的有效容積只有2.1 m3、渣水泵的工作流量達(dá)到1 100m3／h，由于渣水流量受磷爐負(fù)荷大小的影響，磷爐負(fù)荷高時(shí)渣水流量大，磷爐負(fù)荷低時(shí)渣水流量小。因此，進(jìn)出渣水泵的流量很難均衡控制，時(shí)常出現(xiàn)渣水量大時(shí)渣水泵抽不完漫渣水，渣水量小時(shí)出現(xiàn)抽空的現(xiàn)象。

2）渣水混合物直接沖刷渣水泵入口系統(tǒng)各部件表面，造成表面磨損。

從摩擦學(xué)理論分析知道，當(dāng)渣水混合物從3.5m的高度直接沖刷或反射沖刷渣水混合器、短接彎頭（渣水混合器、短接彎頭每周都要補(bǔ)焊）和渣水泵時(shí)，會(huì)有不同的表面接觸方式（見圖2）并在部件表面產(chǎn)生不同的磨損。

圖2 物料與渣泵部件接觸示意圖Figure2 Scheme of the parts ofmaterial in contactw ith the slag pum p

即：a）物料與部件表面平行接觸（見圖2中1），產(chǎn)生低應(yīng)力擦傷磨料磨損和撞擊疲勞磨損；b）物料與部件表面有不同角度接觸（見圖2中2），產(chǎn)生鑿削式磨料磨損、低應(yīng)力擦傷磨料磨損和撞擊疲勞磨損；c）物料與部件垂直接觸（見圖3中3），產(chǎn)生撞擊疲勞磨損。因此，渣泵部件表面在受到渣水混合物，尤其是渣的直接沖刷或反射沖刷時(shí)，渣水泵部件承受了鑿削式磨料磨損、低應(yīng)力擦傷磨料磨損和撞擊疲勞磨損的三種復(fù)合磨損，這是渣水泵各部件快速磨損的重要原因。

3）隨渣水混合物進(jìn)入泵腔內(nèi)的氣體作用在部件表面上產(chǎn)生的金屬表面剝蝕。

當(dāng)氣體在壓強(qiáng)最低的部位，氣體從液體中逸出，形成小氣泡，這些小氣泡隨液體流到高壓區(qū)時(shí)小氣泡凝結(jié)，在凝結(jié)瞬間，液體從四周高速運(yùn)動(dòng)到氣泡中心并突然停止，就產(chǎn)生很高的局部壓力。這種局部壓力頻繁作用在金屬表面上，金屬表面因疲勞而破壞產(chǎn)生剝蝕，也是造成渣水泵各部件快速磨損的次要原因。

綜上所述，渣水泵各部件磨損較快的原因是鑿削式磨料磨損、低應(yīng)力擦傷磨料磨損、撞擊疲勞磨損和剝蝕磨損共同的結(jié)果。

2 改造方法

針對上述分析得出的渣水泵各部件磨損原因，對渣水泵的入口系統(tǒng)進(jìn)行了以下改造。改造后的結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。

圖3 渣水泵入口改造后結(jié)構(gòu)示意圖Figure 3 Schem e of reconstruction of slag pum p inlet

2.1 增大渣水混合器容積

把渣水混合器容積改大，錐體部位大端直徑從原來的?1 500 mm改為?4 500 mm、小端直徑?500mm改為?1 000 mm，錐體高度仍為2 500 mm，在錐體上增加了直徑?4 500mm，高3 000 mm（到溢流口高為1500mm）的圓柱體。也就是把渣水混合器有效容積從2.1m3增大為41m3。

目的：一是讓渣水混合器對沖入的渣水混合物有緩沖作用，減緩渣水對渣泵部件表面的鑿削式磨料磨損、低應(yīng)力擦傷磨料磨損和撞擊疲勞磨損；二是因?yàn)轶w積增加，渣泵的吸入方式變成壓入式，氣體就不易進(jìn)入泵腔，避免了泵的剝蝕磨損。

2.2 改大彎頭

把彎頭也改大，并使底部低于渣水泵入口管底部，使其底部存一定量的渣，從而起到減緩自身磨損的作用。

2.3 增加渣水泵進(jìn)口直管

增加渣水泵進(jìn)口管，進(jìn)一步減少渣水混合物在渣水泵入口的動(dòng)能和渣水混合物對泵體的沖刷。

3 運(yùn)行效果

改造后通過兩年多的運(yùn)行考核，渣水泵各部件使用時(shí)間大幅度提高，運(yùn)行效果見表2。

從表2的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看出，改造效果較好，達(dá)到甚至超出了預(yù)期目的。

表2 改造后渣泵各部件平均使用時(shí)間統(tǒng)計(jì)Table 2 M ean tim e tables after the transformation of the com ponents of slag pum p

4 結(jié)語

渣水泵入口系統(tǒng)改造后，渣水泵備件（材質(zhì)為Cr26）使用時(shí)間得到大幅度提高，改后不但提高了渣水泵運(yùn)行率，降低了檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，方便了操作，減少了因渣水泵原因?qū)α谞t負(fù)荷的影響，每年還節(jié)約了幾十萬元的檢修費(fèi)用，而且也改變了渣水泵周圍環(huán)境，效果明顯。

［1］ 戴雄杰.摩擦學(xué)基礎(chǔ)［M］.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1984.

［2］ 蔡增基.流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)［M］.第五版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

Slag Pum p Erosion Analysis and Transform ation M ethod

YU Si－m in

（Yunnan Tian Chemical Co.，Anning 650309，China）

Statistical analysis of the slag pump various components using time in large phosphorus furnace，wear faster reason for the slag pump various componentswas identified，the running time of each component has been greatly improved after the transformation.

slag pump；wear；transformation

TQ051.2

： A

： 1004-275X（2014）01-0050-03

12.3969／j.issn.1004-275X.2014.01.014

收稿：2013-11-29

余思民（1958－），男，云南石屏人，工程師，主要從事化工機(jī)械技術(shù)和生產(chǎn)管理工作。