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渣漿泵磨損
渣漿泵是一種特殊的離心泵，在選材和流道結(jié)構(gòu)上都不同于普通清水泵。由于輸送介質(zhì)是含有金屬、礦石、煤和泥沙顆粒的固液混合物，顆粒形狀不同，粒度組成復(fù)雜，濃度不斷變化，渣漿泵的磨損遠(yuǎn)大于清水泵，過(guò)流部件的使用壽命也遠(yuǎn)短于清水泵。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)輸送固液混合物的渣漿泵的磨損機(jī)理和磨損規(guī)律進(jìn)行了理論分析和研究，也進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，提出了渣漿泵磨損的防護(hù)措施和現(xiàn)場(chǎng)使用方法等有價(jià)值的信息。
1磨損類型
1.1氣蝕磨損
氣蝕磨損是一種腐蝕磨損。液體中球形空化的破壞不是瞬間的，而是一個(gè)多次衰變的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，液體高速?zèng)_入空腔中間，在形成新空腔的瞬間，其大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為向四面八方傳播的球形沖擊波。沖擊波作用在過(guò)流部件表面的機(jī)械力是產(chǎn)生氣蝕磨損的主要原因。然而，設(shè)計(jì)和使用不當(dāng)是造成氣蝕磨損的主要原因。
1.2磨料磨損
除上述原因外，渣漿泵過(guò)流部件的磨損屬于磨粒磨損。具體來(lái)說(shuō)，選煤廠輸送介質(zhì)中的硬顆粒與葉輪水道內(nèi)表面相互作用，或者介質(zhì)與葉輪水道內(nèi)表面的粗糙突起發(fā)生摩擦，產(chǎn)生接觸應(yīng)力，導(dǎo)致葉輪水道內(nèi)表面疲勞損壞和磨損。鑄鋼葉輪在高壓下也會(huì)被硬砂壓入，產(chǎn)生壓痕，壓痕會(huì)從葉輪水道內(nèi)表面擠出，剝落顆粒，被磨損。
根據(jù)磨損特征，離心泵零件可分為兩類:一類包括葉輪和壓力室，其過(guò)流道磨損嚴(yán)重；其次，當(dāng)懸浮液從高壓室回流到低壓室時(shí)，泵體、葉輪外蓋板、密封和軸封部件都有磨損。根據(jù)試驗(yàn)和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，易損件磨損速度的順序?yàn)?泵體隔板舌-葉片進(jìn)口邊緣-葉輪密封圈-軸封-吸入側(cè)泵腔-泵體擴(kuò)散管。
除了上述兩種磨損外，還有氧化磨損、酸堿鹽化學(xué)反應(yīng)磨損、沖刷、葉輪與軸之間的微動(dòng)磨損、微裂紋引起的電化學(xué)磨損等物理運(yùn)動(dòng)引起的磨損。
2磨損機(jī)理和規(guī)律
磨損機(jī)理主要是由固體顆粒從不同角度對(duì)材料表面的沖擊、顆粒旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn))、塑性變形、疲勞損傷等因素造成材料外露表面的脫落。
據(jù)大量生產(chǎn)實(shí)例統(tǒng)計(jì)，渣漿泵輸送固液混合物時(shí)，葉輪是磨損最嚴(yán)重的部件，其次是泵體、護(hù)套、護(hù)板等過(guò)流部件。渣漿泵的磨損取決于以下參數(shù)和因素之間的內(nèi)在關(guān)系:
(1)輸送介質(zhì)，即固-液混合物流變性質(zhì)；
(2)介質(zhì)中固體顆粒的粒度分布、顆粒形狀、硬度和密度；
(3)泵的結(jié)構(gòu)和參數(shù)；
(4)渣漿泵的速度；
(5)渣漿泵所用材料的性能，如硬度、強(qiáng)度、延伸率、耐酸堿性等。
3磨損零件的更換周期
渣漿泵的使用壽命是由泵的水力設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)、材料選擇和現(xiàn)場(chǎng)使用等綜合因素決定的。其使用壽命目前還沒(méi)有準(zhǔn)確的理論計(jì)算方法。
3.1泵零件更換原則
泵的過(guò)流部件有一定程度的磨損，如果達(dá)不到功能要求，必須更換或修理。泵的易損件至今沒(méi)有統(tǒng)一公認(rèn)的更換原則和標(biāo)準(zhǔn)，只能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)渣漿泵的具體情況來(lái)確定。
收集業(yè)內(nèi)一些原則性的意見(jiàn)和看法，主要有:①泵體和護(hù)板磨穿；②泵的流量、揚(yáng)程等性能不能滿足運(yùn)行要求；③內(nèi)循環(huán)嚴(yán)重或護(hù)板嚴(yán)重粗糙造成電機(jī)電流過(guò)大；④葉輪不均勻磨損或葉輪局部堵塞導(dǎo)致振動(dòng)過(guò)大。
國(guó)內(nèi)研究人員通過(guò)大量試驗(yàn)，提出了低耐磨材料的渣漿泵過(guò)流部件在高速磨損條件下的磨損形貌以及泵性能與磨損之間的變化規(guī)律。當(dāng)運(yùn)行時(shí)間為18 h時(shí)，葉輪和泵體的相對(duì)磨損量分別占總磨損量的52.5%和62.2%。結(jié)果表明，當(dāng)總磨損時(shí)間為3/7時(shí)，過(guò)流部件的磨損超過(guò)總磨損的1/2。葉輪和泵體在總磨損時(shí)間的1/7 ~ 3/7之間磨損率較高，即磨損速度最快。在總磨損時(shí)間的3/7處，升程下降26%，在磨損結(jié)束時(shí)，升程下降45%。這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為更換周期提供了重要的參考數(shù)據(jù)。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)更換周期形成了以下兩條更換原則:
(1)渣漿泵在極端磨損條件下，當(dāng)葉片磨損量為原長(zhǎng)度的30% ~ 40%，質(zhì)量磨損量為20% ~ 30%時(shí)，應(yīng)更換葉輪；有學(xué)者提出，在渣漿流動(dòng)狀態(tài)不變的情況下，泵出口壓力可降至初始?jí)毫Φ?5% ~ 75%，作為更換葉輪的參考數(shù)。但缺點(diǎn)是上述意見(jiàn)沒(méi)有結(jié)合具體材料和行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)。
(2)葉輪葉片長(zhǎng)度磨損30%時(shí)，葉輪重量損失為原重量的50%，升力降低30%。作為更換零件的指標(biāo)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用壽命試驗(yàn)結(jié)果，提出了不同材質(zhì)、不同數(shù)量、不同零件的更換原則:選煤廠使用的渣漿泵，如N1、Ni4、C27、Crl5Mo3等，制作葉輪和護(hù)板，葉輪失重可達(dá)50%、30%。因此，建議選煤廠根據(jù)上述原則因地制宜，并參考2號(hào)原則。
3.2泵更換周期
在生產(chǎn)實(shí)踐中，提前更換磨損件和延遲更換是一種普遍現(xiàn)象，尤其是提前更換。比如一般選煤廠設(shè)備集中檢修時(shí)，在磨損量達(dá)到更換周期前，就用其他設(shè)備更換，造成浪費(fèi)；而滯后替代的影響更為明顯，往往在運(yùn)行中出現(xiàn)明顯異常，直接影響系統(tǒng)生產(chǎn)，甚至造成生產(chǎn)過(guò)程中的嚴(yán)重故障。因此，對(duì)于選煤廠來(lái)說(shuō)，應(yīng)根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀況和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)定適合本廠的更換周期。
