环氧金刚砂涂护技术在水泵保护中的应用

冯浩

摘要: 针对红寺堡扬水泵站水泵泵体过流表面磨损后降低水泵使用寿命、装置效率等危害，采用了环氧金刚砂涂护技术保护水泵泵体过流表面，抗磨蚀效果明显，提高了装置效益和经济运行能力，延长了水泵使用寿命，具有良好的经济效益和应用推广价值。

关键词: 水泵泵壳, 过流表面, 环氧金刚砂涂护 ,抗磨蚀

一、 扬水泵站概况

红寺堡扬水管理处位于中宁县新堡镇，所管辖扬水泵站地处黄河南岸，担负着红寺堡灌区工农业生产和人畜饮水的重要任务，灌溉农田75万亩。共有14个泵站，总装机容量116655kw，运行容量95215kw，设计流量25 m3/s，总扬程305.8米，年上水量达2.2亿m3左右。泵站共安装离心水泵88台，其中1200S离心水泵27台，单台设计流量3m3/s ；32SA离心水泵11台，单台设计流量1.4 m3/s；另有28SA、24SA、24SH、16SA等不同型号水泵共43台，水源泵站安装立式混流泵7台，单台设计流量5.75 m3/s。随着近几年灌溉面积的不断增大，各泵站机组运行状态接近满负荷运行。因此，在每年的春秋季检修中，及时对磨蚀的水泵泵壳过流表面采用环氧金刚砂涂护，使水泵泵体过流表面光滑，减小水力损失，保证上水量、提高水泵经济运行能力等方面显得尤为重要。

二、水泵泵壳过流面的磨蚀和涂护现状

水泵在工作中由于汽蚀作用，泵壳高压过流表面会出现形状、大小不规则的蜂窝状孔洞，再加上黄河泥沙水流对水泵泵壳过流表面的磨擦作用，水泵泵壳过流表面磨蚀程度更为

严重。例如红一泵站6#机组1200S水泵从1998年10月投入运行至2009年9月，累计运行20000小时左右，泵壳高压过流表面磨蚀孔洞最大深度可达18mm；其它水泵均有不同程度的磨损。在不更换水泵转子，进水条件和容积损失等因素不变的情况下，水泵泵体高压过流表面的蜂窝状孔洞会使水泵性能恶化，水力损失增大，出水量减小，能耗增加。如果不采取任何保护措施，通过相关统计估算，水泵运行40000小时左右，泵壳会严重磨蚀至穿孔报废，极大的缩短了水泵使用寿命。

因此，为了降低水泵磨蚀造成的危害，自2008年9月至2011年9月，红寺堡扬水管理处采用环氧金刚砂涂护技术对运行10000小时左右的70台水泵过流表面进行了涂护。经过运行，对多数涂护后的水泵涂层检查发现，水泵运行4000小时左右，涂层完好无掉落，表面光滑。累计运行9000小时左右，涂层磨蚀掉的面积占总面积的3%，累计运行15000小时左右，涂层磨蚀掉的面积占总面积的30%。由此可见，环氧金刚砂抗磨涂层有效的保护了水泵泵壳的过流表面，明显延长了水泵使用寿命。

三、涂护工艺

环氧金刚砂涂护技术，是由环氧树脂、固化剂、增韧剂、抗磨填料等搅拌成砂浆，涂抹在泵壳过流表面上形成抗磨蚀涂层，施工工艺简单，操作方便，成本较低，抗磨蚀效果明显，抗磨蚀能力为泵体母材的2倍以上，涂层分为底层、抗磨层和面层。红寺堡扬水管理处环氧金刚砂浆配料主要由环氧树脂E44、聚酰胺树脂601、固化剂T31、金刚砂F60等组成，涂护工艺流程依次为：喷砂除锈→清洗→加温→涂抹环氧底胶（底层）→涂抹环氧砂浆抗磨层（中间层）→涂抹环氧面胶（面层）。底层的作用是提高环氧砂浆与泵体的粘结力，粘接强度为100—450kg/cm2；抗磨层也叫中间层，主要由环氧树脂、填料组成，起抗磨蚀作用，抗拉强度为130 kg/cm2，抗压强度为500 kg/cm2，填料为金刚砂，显微硬度为1800—2200 kg/mm2，是普通碳钢的14倍；面层的作用是使过流表面更加密实光滑，减小水力损失。下图1为涂护后的水泵泵壳。

图1涂护后的泵体

四、 经济效益分析

自2008年9月至2011年9月，共涂护各种类型水泵共70台，其中1200S水泵27台，32SA水泵12台。下面针对1200S水泵采用环氧金刚砂涂护技术保护后，根据泵站实测运行参数，对提装置效益、延长水泵使用寿命、降低泵站能源单耗等方面产生的作用及效益做一简单分析。

（1） 提高装置效益

1200S水泵机组自1998年10月相继投入运行，至2008年9月，水泵单台最大累计运行时数21572小时，最小累计运行时数9536小时，平均累计运行时数12625小时，设计流量3m3/s ，运行至2005年，实测单台水泵最小流量为2.63 m3/s，最大流量为3.2 m3/s，实际平均流量为2.98 m3/s 。2009年9月对27台1200S水泵泵体高压过流表面进行了涂护保护后，在不更换叶轮和保证叶轮和口环间隙不变的情况下，实测单台水泵最小流量为2.72 m3/s，最大流量为3.47m3/s，实际平均流量相对2005年增加至3.05 m3/s，平均上水量增加0.07 m3/s ，最大上水量增加2.6%，平均上水量增加1.7%。截止2011年11月，涂护后单台水泵平均累计运行时数5358小时，则涂护后累计增加上水量约为3645.6万m3，提高了装置效益，有效的保证了灌溉高峰期的上水量。

（2） 提高水泵经济运行能力

2008年红一泵站能源单耗为4.38kw••h/（kt•m)，2009年9月对8台1200S水泵和1台32SA水泵进行了涂护，2010年能源单耗降为4.21 kw••h/（kt•m)，下降了3.9%，提高了水泵经济运行能力，降低了抽水成本。

（3） 提高水泵使用寿命

水泵一次性涂护可累计运行20000小时左右，如果不采取涂护保护，累计运行40000小时左右(14年左右)，就会因为磨损严重或穿孔报废，进行周期性涂护（5次左右）后，水泵最大累计运行时间可延长至100000小时左右（30年左右），使用寿命提高了2倍多，一台1200S水泵价格按18万元/台计算，涂护成本0.55元/台，27台1200S水泵涂护成本为14.85万元，周期性涂护成本为74.25万元，则一个更换周期可节约资金366余万元。

五、结束语

红寺堡扬水管理处近几年采用采用环氧金刚砂涂护技术，在水泵过流表面进行涂护保护，通过实践证明，水泵过流表面抗磨蚀性能提高了2倍以上，如果进行周期性涂护，水泵使用寿命也可延长为原来的2倍以上，大量节约资金；改善水泵性能，装置效益提高1.7%，保证了上水量；提高了水泵的经济运行能力，泵站能源单耗下降3.9%，降低了抽水成本。具有很好应用推广价值。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。