离心式渣浆泵的磨损机理

离心式渣浆泵的磨损机理

高扬

石家庄工业泵厂有限公司石家庄050100

摘要：离心式渣浆泵主要是指输送的介质中含有固体颗粒的固液两相混合物的泵，由于泵所输送的介质中往往含有大量的酸性或碱性介质和硬质颗粒。泵在工作过程当中，其具有酸碱性的介质对泵的过流件有强烈的腐蚀作用，而硬质颗粒对泵过流件又有冲刷破坏作用。而所有过流件中磨损最为严重的则为叶轮。本文主要分析渣浆泵的磨损机理。

关键词：离心式渣浆泵；磨损机理；叶轮

前言

渣浆泵在水力管道输送行业中是一种极为关键的设备而其应用也越来越广泛，各行业对其的性能要求也越来严格。泵的种类多种多样。我国对渣浆泵磨损机理的研究起步比较晚，虽然已经开展了很多有关渣浆泵磨损方面的研究工作，得出了不少实验数据和研究成果，但因财力和物力等条件的限制，很难对各种泵及不同介质进行较全面的试验研究，因此得出的结论都具有较大的局限性，影响了其在实际工程设计中的应用。研究渣浆泵的磨损机理和泵失效原因对于泵水力结构的设计、耐磨材料的研究等具有重要的指导意义。

1、离心式渣浆泵的磨损理论分析

磨损指的是由于固体颗粒撞击过流部件,两者表面间的磨料摩擦或研磨作用引起的累积损伤而造成泵材料的破坏。同摩擦一样，磨损不是材料的固有特性，而是摩擦副的一种系统响应，运行工况影响界面的磨损。磨损一般有六种形式：粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、冲击磨损、化学磨损、电弧感应磨损。他们的共同特征是从摩擦表面剥离固体材料，据统计，工程中有三分之二的磨损是粘着磨损和磨粒磨损。对于轴承、叶轮等零件，他们的过度磨损将会导致机器的失效，加重了企业的生产成本。对渣浆泵的磨损机理进行研究，有助于我们选择合理的耐磨材料和有效的抗磨措施，通过大量的理论分析和实践数据，可以知道影响渣浆泵摩擦磨损的因素大概有以下三个方面组成：

(l)叶轮中浆体的物理和化学性质特别是浆体是固体颗粒的物理特性；

(2)固体颗粒和液体在渣浆泵内的运动规律；

(3)设计和制造条件，如设计参数、泵过流件材料的性质和制造质量。

其实离心式渣浆泵过流件的磨损失效涉及因素很多,而且在一些复杂的工作环境中，不同类型的过流件或者是同一类型过流件的不同部位其磨损机理有时也会不一样,但总体上我们通常把这种离心泵的磨损机理划分成三大类：冲蚀磨损、气蚀损伤和腐蚀；大量实验研究表明：导致离心式渣浆泵过流件失效最主要的原因是冲蚀磨损。

2、几种有效减轻离心式渣浆泵磨损的措施

渣浆泵作为行业中的一种重要设备，而且成本昂贵，采取有效方法降低它的磨损是非常有必要的，减轻渣浆泵的磨损，从渣浆泵的设计，制作到渣浆泵在生产中的应用，都有应该注意的问题以及要求，归结起来，大致有以下几点：

（1）设计方法应该符合相关理论。在水利设计当中，由于渣浆泵所输送的是固液的混合物，所以在设计时，应该考虑到固液两混合物的特性，采用两相流理论进行设计。同时，应参考最新的科学研究和理论，使渣浆泵过流部件处的形体跟浆体的运动轨迹更加相似，以此可减轻固体颗粒对渣浆泵的撞击与摩擦。从而减少磨损。

（2）对结构进行改进。采取合理的参数，对结构进行设计，叶片进口直径D的选取，对磨损能力和效率有很大的影响。对于渣浆泵中容易磨损的部位，除了在理论设计中进行改进外，还应对结构进行改进，该处部件应该尽量做成可以更换的部件，同时，在结构设计时，应该更好的考虑的更换方便这一项。

（3）注意泵材料的选择。对泵材料的选择，原则上是耐磨性越强，则材料越好，但在选择耐磨性材料时，也应考虑到经济与环保等因素，在综合考虑的基础上，选择耐磨材料，除此之外，可以考虑耐磨材料的使用问题，对于易磨损部位，可选用耐磨性更强的材料，对于不易磨损处，耐磨性的要求则可以降低。在耐磨性上，主要考虑到固体颗粒的形状，还有液体的酸碱性以及浓度，对于那些形状极不规则，应该采用硬度较高，耐磨性好的材料，如硬镍类、陶瓷涂层类、高铬铸铁类材料,在选材过程中应考虑的主要因素是混合物的酸碱性,当含有大量氯离子、氢离子或氢氧根离子时,一定要选择相应的耐腐蚀材料,例如不锈钢等。

（4）选取合适的制造工艺。在渣浆泵的制造过程中制造工艺的正确选择也能在一定程度上减轻泵的磨损。零件的粗糙度对磨损的速度有很大的影响，若经济条件允许，应尽可能的降低零件的粗糙度；而在热处理工艺上，也一定要考虑耐磨性的问题。

3、结语

本文主要析了冲蚀磨损、气蚀损伤以及腐蚀磨损对渣浆泵磨损的影响情况。而后又从渣浆泵运动条件、浆体特性等多方面分析了其对渣浆泵磨损的影响，在叶轮内的浆体从叶轮的进口处流向叶轮出口处的过程中，固体与液体的流动是分开进行的。固体颗粒是会更偏向叶轮的工作面，固体颗粒在这一过程中的流动规律还与其本身的密度有直接关系。固体颗粒的密度越大，其流向会更靠近叶轮的工作面。且固体颗粒的密度还会影响叶片在进口与出口听磨损情况，一般来说，颗粒的密度大则叶片的出口磨损比较严重，反之则叶片的进口处磨损比较严重。

参考文献

[1]陈乃祥，吴玉林.离心泵[M].北京：机械工业出版社，2003,26-31

[2]关醒凡.现代泵技术手册[M].北京:宇航出版社，2003