污水处理厂提升泵叶轮口缘磨损分析与维修

方建飞，田 洁，胡浩澜，周 航

（重庆市三峡水务有限责任公司九曲河污水处理厂，重庆 401122）

0 引言

提升泵是污水处理厂重要设备，主要作用是为后期工艺段提供足够的水力高程[1]。叶轮是提升泵中不可缺少的组成部件，地位极其重要。叶轮的正常运行与否对提升泵寿命具有决定性作用，同时影响提升泵流量、扬程等关键参数。随着提升泵使用年限的增加，叶轮口缘会出现不同程度的磨损和腐蚀，特别是在提升含有颗粒物质的污水时，叶轮口缘磨损加剧，导致提升泵效率降低，能耗增加。因此，修复叶轮口缘，对提高泵的工作效率，确保提升泵高效稳定运行具有重要意义。

1 泵结构和基本原理

提升泵主要由泵体、蜗壳、叶轮、机封、密封环、滚动轴承、转子、电机定子等组成。提升泵叶轮高速旋转时，其中的液体随着叶片一起旋转，在离心力作用下，飞离叶轮向外射出。射出的液体在泵壳扩散室内速度逐渐变慢，压力逐渐增加，致使液体从泵排出管流出[2]。

叶轮作为提升泵的核心零部件，闭式叶轮在同等功率下具有抽升效率高、电机轴运行平稳等优点，在提升泵中应用较多。闭式叶轮由前盖板、叶片、后盖板等组成，叶轮前盖板上的叶轮口缘与蜗壳上的密封环有效配合，确保提升泵泵液抽升效率。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区，造成泄漏，影响泵的出水量，效率降低。间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦，产生磨损。设计提升泵时，为增加回流阻力，延缓叶轮和蜗壳的使用寿命，在蜗壳内缘与叶轮配合处安装密封环，以达到调节叶轮和密封环之间的间隙，叶轮口缘和密封环的间隙保持在0.25～1.10 mm 为宜。

2 存在的问题

污水中含有一定量的泥沙、细石、生活垃圾、细渣等颗粒物质，当污水进入提升泵蜗壳时，由于叶轮口缘和密封环之间间隙过小，水中杂质与口缘部位高速旋转碰撞，对叶轮口缘和密封环造成摩损，正常叶轮口缘和磨损后的叶轮口缘对比见图1。叶轮口缘磨损后，口缘与密封环的间隙变大，造成提升效率降低，同时影响叶轮回转精度，振动增大，最终导致提升泵无法正常运行。频繁更换叶轮会增加维修成本，造成资金浪费。因此，快速修复叶轮口缘磨损是提高设备稳定运行的关键。

图1 正常叶轮口环和磨损后叶轮口缘对比

3 维修方法

在郭丽萍研究成果的基础上[3]，通过改进，构想在叶轮口缘和蜗壳密封环之间安装优质耐磨钢圈，使叶轮口缘形成抗磨环，使砂石液体不直接作用于叶轮磨损，优先磨损镶嵌的钢圈，当钢圈磨损到一定程度，再进行更换，达到叶轮重复使用。由于叶轮周身叶片、盖板不易磨损，仅对叶轮口缘镶嵌材料进行升级，选用优质抗磨材料，就能延长原叶轮使用时间，降低维修难度和成本。具体维修步骤如下：

（1）对原叶轮磨损口缘进行车削加工，工整叶轮口缘，口缘预留厚度3～5 mm，以方便钢圈安装紧密贴合。

（2）使用双相不锈钢2205 钢材，加工成一个优质抗磨钢圈，钢圈外圆直径为叶轮口缘未磨损时外圆直径，钢圈内圆直径为磨损叶轮口缘车削后的外圆直径。

（3）在原磨损叶轮加工后的口缘上，通过过盈配合的镶嵌方式，安装制作的钢圈以形成整体。让叶轮口缘被磨损尺寸恢复到未磨损前尺寸。在配合好的叶轮口缘中心位置上开孔、攻丝，安装内六角螺栓紧固，内六角螺栓要沉于口缘平面。叶轮口缘上的钢圈，椭圆度不得超过0.12 mm。

（4）在后续提升泵使用后，叶轮口缘再次被磨损时，仅拆卸掉链接叶轮和钢圈的固定内六角螺栓，取掉被磨损的钢圈，更换新钢圈，即可恢复使用，最大程度缩短了维修时长。

维修后的叶轮效果如图2 所示，在磨损的叶轮口缘上镶嵌优质抗磨钢圈后，使用内六角螺纹连接紧固，以防止钢圈脱落。因口缘镶嵌材料为双相不锈钢2205 钢材，具有优良的耐磨性能，比原叶轮使用寿命更长。这种叶轮新式结构具有修复时间短、修复费用低、拆卸安装方便等优点。可在检修提升泵时实现快速更换，对提升泵运行不会造成影响。

4 结语

针对污水处理厂提升泵叶轮口缘与密封环之间磨损严重情况，影响提升泵运行效果。通过在叶轮口缘镶嵌耐磨环的维修方式，有效解决了叶轮口环磨损频繁问题，镶嵌耐磨环的维修模式具有修复时间短、修复费用低、拆卸安装方便等优点，在一定程度上提升了泵的使用寿命和运行效率，该维修方法也为同行提供借鉴经验。

图2 叶轮口缘维修效果