对离心式渣浆泵过流部分抗磨设计的研究

周靖科

石家庄强大泵业集团有限责任公司，河北石家庄 050035

1 离心式渣浆泵磨损带来的问题

离心式渣浆泵是离心泵的一种，它是通过泵的叶轮的旋转产生的离心力，把液体水和固体颗粒的混合介质能量增加的一种设备，离心式渣浆泵的设计原理与普通离心泵的设计原理基本相同。但是渣浆泵输送的是液体和固体的混合流体，其工作介质不再只是单纯的单向流体。从这一点看，其设计原理又与普通离心泵的设计方法有所不同。

现阶段，纵观国内的传统渣浆泵设计大都是以单向流理论为基础的经验设计。这种设计方式设计出来的渣浆泵轴封漏失严重，工作效率不高，过流部分抗磨性差，使用时间短。就目前情况看，离心式渣浆泵在工作中存在着两大难题急需解决，即：第一个问题是渣浆泵过流部分的零部件磨损问题。第二问题是离心式渣浆泵的工作效率偏低的问题。由于离心式渣浆泵过流部分零部件的可以直接导致工作材料的损失，同时还会引起一系列的间接后果，如安全问题、使用寿命问题等等。造成渣浆泵的经济效率得不到充分的体现。主要表现在：

1）影响渣浆泵的工作效率。由于离心式渣浆泵的叶片在不断旋转的过程中和泵体的间隙产生互相磨损，使得渣浆泵内的空间变小，渣浆泵运输传送带上由于磨损的加大，而出现坑洼麻点的现象，严重影响到离心式渣浆泵的工作效率；2）加大了维修时间。由于渣浆泵内的磨损程度越来越大，日常的检修已经不能保证渣浆泵的正常运转，使得维修次数明显增多，而且维修工作时间也会逐渐拉长；3）影响到渣浆泵的运行效果。我们知道当离心式渣浆泵在运转过程中的传送接触面与渣浆内的固水混合物产生强烈的摩擦，形成了许多细微麻点状的小坑，使得泵体内出现了不稳定的转动和巨大的噪声，从而引发渣浆泵的叶片发生颗粒冲击产生磨损现象，严重时可能会转为风蚀，缩短离心式渣浆泵中轴及机械密封的使用时间，影响到渣浆泵的运行效果。

2 离心式渣浆泵磨损形成的研究

离心式渣浆泵在运行过程中产生的磨损现象是十分常见的情况，这种情况在当今工矿产业生产中是无法克服的问题。离心式渣浆泵的主要功能就是运送浆体，但是由于大多数的浆体属于具有较强的腐蚀性和破坏能力的固水混合颗粒物质，当这些材料以一定速度通过泵内过流部位的时候，肯定会与泵体叶轮发生相互的作用，发生冲击，在一次次的不断冲击下必然会使叶轮失去应有的效力。所以我们可以看到由于固液混合颗粒的磨损一方面能够将渣浆泵的泵体零部件受到损坏，另一方面也在一定程度上降低了渣浆泵的工作效率，使整个泵的工作稳定能力减弱，在反复的作用下，会使渣浆泵内的固液颗粒浆体流动状况进一步恶化，当到达一定范围后，会形成气蚀。在对渣浆泵磨损原因和形成过程的探索过程中，在初期提出过水利机械而产生的磨损问题，但是因为渣浆泵在旋转过程中进行观察和研究存在相当大的困难原因，加之在泵体运转过程中与液体水作为媒介相互发生作用，给渣浆泵磨损探究工作带来了很大的难度，所以在此之间，对渣浆泵泵体磨损的研究成果十分稀少。我们将渣浆泵系统置之于封闭环境下进行磨损测试，启用对泵体表面涂层的方式对泵体的磨损情况进行测定，测定渣浆泵产生磨损的结果为：浆体固体颗粒的直接冲击、紊乱冲击和通过边避的滑动摩擦。这三种磨损原因分别对应着相应的作用力，分别为固相的动应力、扩散应力和承载应力相联系，这三种作用力造成磨损为比磨损率之和。通过对渣浆泵磨损形成的研究，可以看到其主要采用的是利用无粘流动模型来计算混合液的流场数值，用浆体固液颗粒在泵体内的动力平衡计算其产生相应的速度，利用颗粒的扩散情况和对流方程来计算出浆体颗粒浓度的分布状况，通过上述内容，我们可以比较准确的测出渣浆泵磨损形成的原因和磨损产生的后果。

3 离心式渣浆泵抗磨技术的探究

3.1 运行中对抗磨技术的探讨

渣浆泵的使用时间和运行时间与渣浆泵操作维护科学与否有直接的联系，在操作过程中操作人员严格按照渣浆泵使用规程进行操作，并定期按照维护周期给予维护，能够保证渣浆泵增加其使用寿命，同时还能使其使用性能得到很好的体现。因此在离心式渣浆泵的使用过程中，应根据渣浆泵的磨损情况，使离心泵处于良好的使用状态之中，并严格按照实际操作准则的要求进行操作，解决渣浆泵与流动系统的传输问题，做好调节工作，减少渣浆泵的磨擦性，延长其使用寿命。

3.2 对抗磨材料的选择

离心式渣浆泵过流部分材质对增强离心泵的抗磨能力起到关键性作用。过流部分材料的好坏直接影响到离心泵的使用时间，好的材料可以有效的提升渣浆泵的运行寿命，保证渣浆泵的安全性和稳定性。在选择耐磨材料时，一般有两大部分：一种为非金属抗磨材料和金属抗磨材料。非金属抗磨材料有工程塑料、陶瓷、碳化硅等等；金属抗磨材料有碳素钢、耐磨合金钢、白口铸铁和奥氏体高锰钢等等。其中由于非金属抗磨材料具有较强的抗酸性和抗碱性，这些都是金属抗磨材料所不能比拟的，因此非金属抗磨性材料在固液泵的制造中得到了广泛的应用，如各种陶瓷制品，金属基复合材料及非金属复合材料生产过流部件。由于抗磨性金属材料机械性能较好，便于进行机械加工，因此在大部分离心式渣浆泵中采用金属性抗磨材料做过流部件材质的情况较多。

[1]李仁俊，韩伟.离心式渣浆泵设计原理[D].兰州理工大学，1999.

[2]吴丽华.渣浆泵的抗磨分析与研究[M].科学技术出版社，2002.

[3]刘小兵.固液两相流动及在涡轮机械中的数值模拟[M].北京：中国水利水电出版社，1981.