钢板焊接叶轮在槐扒黄河提水泵站中的应用

2017-03-12杜克勤

河南水利与南水北调 2017年1期

关键词：汽蚀铸铁扬程

□□□杜克勤

（1河南科源水利建设工程检测有限公司；2三门峡市水资源管理处）

钢板焊接叶轮在槐扒黄河提水泵站中的应用

□苏阳1□刘艳萍2□杜克勤2

（1河南科源水利建设工程检测有限公司；2三门峡市水资源管理处）

钢板焊接叶轮适合黄河含沙水质工况，具有良好抗气蚀、耐磨蚀性，效率高，使用寿命长，可修复性强，性价比比较好，在黄河堤灌工程中具有一定的推广价值。文章结合三门峡市槐扒黄河提水工程为例，探讨了钢板焊接叶轮的优点及其在提水泵站中的具体应用。

水泵；叶轮；材料；钢板

0 前言

三门峡市槐扒黄河提水工程（以下简称槐扒工程）是河南省提水扬程最高的供水工程，槐扒工程提水总规模为7 m3/s，一期工程提水3 m3/s。分四级提水，总提水扬程359 m，设计输水干线总长29.87 km。由于提水扬程高，运行成本大，在未全成本计收的情况下，现行供水价格已达到3.10元/m3。如何降低供水成本，提高运行效率，是当前工程运行管理的首要任务。为此系统进行节能改造工作，首先在泵站引入钢板焊接叶轮技术，提高水泵运行效能，取得了一定成效。

1 问题的提出

槐扒工程为多级串联泵站，一级泵站配置水泵为600S75型双吸式离心泵（流量l m3/s，扬程75m，转速97 O r／min，轴功率730 kW），一级站由于直接从黄河取水，考虑泥沙含量的影响（取水含沙量＜50 kg/m3），叶轮材质选用球墨铸铁，运行时间要求达到6 000 h。二-四级泵站配置水泵为600S100型双吸式离心泵（流量l m3/s，扬程100 m，转速97 r／min，轴功率1 360 kw），由于经过沉沙池沉淀，取水含沙量＜l kg／m3。叶轮材质选用灰口铸铁，运行时间要求达到4 000 h。

泵站于1999年完工，2001年开始供水，供水量为1万m3/d，到2012年逐步达到4万m3/d。灰口铸铁叶轮累计运行3 000 h左右，叶轮进水边发生大面积穿孔，叶轮出水边缩短，流面形成沟槽，出水边呈不规则锯齿状，叶轮口环密封部表面表面沿径向磨蚀3 mm，表面呈蜂窝麻面状，导致水泵流量、效率下降，水泵运行低效。现需要安装一种具有较好抗汽蚀耐磨蚀性、效率高、使用寿命长、叶片汽蚀磨蚀破坏后可修复再生使用、性价比好的叶轮。

2 材料的对比性试验与选择

经过对沿黄提水泵站考察发现，水泵叶轮材质分为铸铁、钢板、不透钢几种，为了提高叶轮表面的抗汽蚀耐磨蚀性能，还采取了化学喷涂技术，如环氧树脂金钢砂材料等。但综合比较，不透钢叶轮造价高，钢板叶轮最为适中。

钢板焊接叶轮使用寿命较长，能延长至20 000 h左右和铸铁材料相比，新的叶轮材料具有良好抗汽蚀耐磨蚀性外，还应具有良好的机械加工性能，工艺简单便于操作，相比之下生产成本较为便宜。参照泵的设计方面的有关资料，以具有代表性的灰口铸铁，和A3钢板作为对比，A3钢板具有良好的抗汽蚀耐磨蚀性能，这种材料属于轧制态，金相组织细密，冲击韧性好，耐疲劳，并且这种材料的可焊性和机加工性能良好，是制造黄河含砂水质工况下单级双吸离心泵叶轮的较为理想材料。

3 钢板焊接叶轮的优点

由于选用了A3钢板，叶轮的毛坯生产工艺将由传统的铸造工艺转变为焊接工艺。钢板焊接叶轮的设计由水力设计和制造结构。设计两部分组成。钢板焊接叶轮的修复简单易行，其方法是：用J422型结构钢焊条补焊已损坏的叶片和口环部位；磨削补焊后的流道表面至设计要求的水力形线和表面粗糙度；车削校正补焊后的口环部位和叶片外圆，恢复至设计要求的线性尺寸、形位尺寸和表面精度，按要求做到平衡校验。

4 钢板焊接叶轮的性价比评价

经询价600 s 100钢板叶轮11 000元／套；600 s70钢板叶轮9 800元／套；如果灰口铸铁叶轮使用寿命按5 000 h计算，球墨铸铁叶轮使用寿命按8 000 h计算，钢板焊接叶轮使用寿命按20 000 h计算，钢板焊接叶轮的使用寿命是灰口铸铁叶轮的4倍，是球墨铸铁叶轮的2.50倍。而钢板焊接叶轮的造价仅为灰口铸铁叶轮造价的1.40～1.50倍，是球墨铸铁叶轮造价的1.30～1.40倍，钢板焊接叶轮的修复成本是其造价的1/10左右。由此可知，钢板焊接叶轮的性价比较好。