离心式渣浆泵常见磨损部位和磨损机理分析

孙 涛

（山东南山集团，山东 龙口 265706）

离心泵在输送工业泥浆等方面具有扬程高、流量大、适应性强等优点，在金属冶炼、矿石开采、石油化工等等行业具有无可替代的优势，在生产实践中选择合适的设备既要考虑到设备投用后的实际工况条件同时也不必须考虑到设备的投资和运行成本，由于不同厂家、不同型号的离心泵设计参数也各不相同，对设备的工况条件的要求也是不一样的，与输送其他介质的离心泵相比较，渣浆泵的设计和选材方面就尤其注重过流部件的耐磨性和抗腐蚀性，即便如此过流件的磨蚀速度过快、实际的运行效率下降幅度大仍是渣浆泵面临的主要性问题，要解决这类问题需要深入的了解渣浆泵运行状态，对离心泵的实际情况进行总结以便于渣浆泵磨损机理的分析，并针对分析原因制定相应的措施。

1 离心式渣浆泵简介

离心式渣浆泵是根据其工作原理以及输送的介质类型来命名的，离心指的是泵的工原理，离心泵依靠叶轮的高速旋转形成的巨大离心力将进入到泵腔内的泥浆带动并在泵腔的出口将泥浆的巨大离心力变成出口势能从而将泥浆获得足够大压力并源源不断的送入到输送管道中去，渣浆则具体指输送介质的类型，根据输送介质的不同离心泵往往分为清水泵、溶液泵、渣浆泵三种形式，其中用于输送渣浆的离心泵运行工况条件最为恶劣，对设备的过流部件的耐磨性要求也最高，而在所有类型的渣浆泵中离心式渣浆泵的叶轮旋转速度是所有渣浆泵中旋转速度最快的，其工作效率也是最高的，因此，大多数的企业都倾向于使用这种类型的渣浆泵。

2 渣浆泵的主要过流部件

2.1 渣浆泵吸入口部件

渣浆泵吸入口的作用是将与渣浆泵相连接的管道中的泥浆在离心泵启动后源源不断的引入到泵腔中，离心泵的吸入口主要有圆环形、锥管形、半螺旋形三种结构形式，其中圆环形的吸入口部件结构最为简单、轴向的尺寸小其缺点主要是这种吸入口的液体损失比较大，而锥管形的吸入口的结构也非常的简单并且能够在叶轮入口对泥浆形成提速同时也能够使流入叶轮的泥浆分布的更为均匀，半螺旋吸入口部件的优点是能够使泥浆以比较均匀的流速进入到叶轮中，而缺点主要是降低了泵的离心力。

2.2 离心泵的蜗壳和护板

蜗壳和护板是离心泵泵腔的主要组成部件，也是离心泵的主要过流部件之一，其主要的任务是形成一个相对密闭的空间使得进入到泵腔的泥浆只能按照这个泵腔的结构旋转、流动并最终在泵腔的出口形成足够的压力而排出，从中这个作用上看蜗壳与护板主要是限制、引导泥浆的流动，整体的作用似乎并不大，但是渣浆泵的整体运行效率的高低是多个部件共同配合的结果，没有合适的蜗壳和护板的配合再好的叶轮也难以发挥出实际的作用，而生产实践中由于蜗壳或者护板的磨蚀造成的运行效率下降或者出现其他故障而影响离心泵运行的情况还是经常出现的，这足以说明蜗壳和护板在整个渣浆泵运行过程中的重要地位。

2.3 叶轮

叶轮是离心泵泵腔中的旋转部件，在传动轴的连接下由电机带动高速旋转，将需要输送的泥浆在泵腔内进行旋转最后再泵的出口排出到输送管道中，根据结构区分离心泵可以分为封闭式、半开式、开式等，这三种样式的叶轮有各自不同的特点和适用工况条件，实际的工作性能也有很大的区别，选择使用那种叶轮也根据工况条件的不同灵活掌握。

3 过流件的磨损理论分析

3.1 冲蚀磨损

在渣浆泵的运行过程中进入到泵腔的泥浆在叶轮的带动下高速旋转，造成泥浆中含有的坚硬的固体颗粒随同运动，使得这些固体颗粒不断的冲击叶轮、蜗壳、护板等过流件，长期的运行后过流件的表面会因为这些固体颗粒的冲击而产生磨损，这一不断造成过流件损坏的过程就是冲蚀磨损，过流件的冲蚀磨损有两个前提条件一个是泥浆中含有的固体颗粒直径小于1mm，二是这些固体颗粒的冲击速度小于550m/s，自渣浆泵得到应用开始，各方面的专家学者就对冲蚀磨损理论开展了研究分析，虽然取得了一定的研究成果但是由于各方面因素的局限这一理论并未能形成一个完整的理论体系，各方面也都存在一些理论缺陷和不足，当前主流的冲蚀磨损理论将冲蚀磨损分为微切削磨损、变形复合磨损和变形疲劳磨损三种，这其中微切削最为常见，微切削磨损机理与渣浆泵输送的泥浆中含有的固体颗粒的冲击速度、角度、材料性能等有很大的联系。

3.2 气蚀磨损

气蚀磨损主要存在于离心泵的叶轮外圈的出口位置，主要是因为浆液在进入到离心泵叶轮的入口时由于这一区域的压力最低会发生一定的气化而产生部分气泡，随着叶轮的旋转，浆液跟随运行流动逐渐由低压区域进入到压力较高的叶轮外圈部位，此时由于压力的升高之前在低压区域产生的气泡会在这一区域破裂，气泡破裂使得泵壳内的浆液迅速运动过来填充气泡破裂后的空隙，从而产生局部的高速运动冲击，这种冲击压力非常巨大不仅强烈而且是连续不断的，长期运行会造成过流件表面的损伤，这在所有的离心泵中都是普遍存在的只是程度不一样，由于气蚀发生的条件是泵必须的汽蚀余量小于管路装置的汽蚀余量，因而离心泵的选型和运行中要把握好运行参数和控制条件，减缓气蚀的发生。

3.3 过流件的腐蚀磨损

过流件的腐蚀磨损指的是由于渣浆泵输送的介质与泵的接触部位表面发生化学反应而产生的一种过流件表面不断损坏的现象。腐蚀磨损一般发生在渣浆泵输送的介质含有较强的酸性或碱性的条件下，酸型物质一般容易与渣浆泵的金属过流部件产生化学反应，从而导致渣浆泵过流件表面的腐蚀，而渣浆泵运行时输送介质中固体颗粒的冲击又会对过流件产生冲击，所以过流件表面就迅速产生严重的损坏，虽然腐蚀的种类比较多，但是根据腐蚀的性质区分发生在渣浆泵过流件上的腐蚀主要是化学腐蚀和电化学腐蚀，而根据磨损介质的不同腐蚀磨损又可以分为氧化腐蚀和其他特殊的介质造成的腐蚀，减缓渣浆泵过流件的腐蚀磨损主要从过流件的材质选择方面着手，根据需要输送的介质特性选择相适应的过流件材质，完成输送工作后用清水对渣浆泵的过流部件进行重新确保泵前内不残留腐蚀介质从而减缓过流件发生腐蚀的速度。

4 结语

离心式渣浆泵作为工业企业最常用的通用类设备，其作用无可替代其磨损问题也普遍存在，纵观国内外离心式渣浆泵运用的现状，过流部件的磨损故障以及磨损部件的更换已经成为离心泵使用和维修成本居高不下的主要问题，要解决该问题，仍需相关的从业人员和专家学者不断探索和努力，找出更为优化的预防和解决方法，确保离心式渣浆泵能够以更高的运行效率和更低的使用成本投入到更广泛的工业应用中。