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        對離心式渣漿泵過流部分抗磨設(shè)計(jì)的研究

        2012-08-15 00:52:53周靖科
        科技傳播 2012年6期
        關(guān)鍵詞:渣漿泵泵體離心式

        周靖科

        石家莊強(qiáng)大泵業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,河北石家莊 050035

        1 離心式渣漿泵磨損帶來的問題

        離心式渣漿泵是離心泵的一種,它是通過泵的葉輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力,把液體水和固體顆粒的混合介質(zhì)能量增加的一種設(shè)備,離心式渣漿泵的設(shè)計(jì)原理與普通離心泵的設(shè)計(jì)原理基本相同。但是渣漿泵輸送的是液體和固體的混合流體,其工作介質(zhì)不再只是單純的單向流體。從這一點(diǎn)看,其設(shè)計(jì)原理又與普通離心泵的設(shè)計(jì)方法有所不同。

        現(xiàn)階段,縱觀國內(nèi)的傳統(tǒng)渣漿泵設(shè)計(jì)大都是以單向流理論為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方式設(shè)計(jì)出來的渣漿泵軸封漏失嚴(yán)重,工作效率不高,過流部分抗磨性差,使用時(shí)間短。就目前情況看,離心式渣漿泵在工作中存在著兩大難題急需解決,即:第一個(gè)問題是渣漿泵過流部分的零部件磨損問題。第二問題是離心式渣漿泵的工作效率偏低的問題。由于離心式渣漿泵過流部分零部件的可以直接導(dǎo)致工作材料的損失,同時(shí)還會引起一系列的間接后果,如安全問題、使用壽命問題等等。造成渣漿泵的經(jīng)濟(jì)效率得不到充分的體現(xiàn)。主要表現(xiàn)在:

        1)影響渣漿泵的工作效率。由于離心式渣漿泵的葉片在不斷旋轉(zhuǎn)的過程中和泵體的間隙產(chǎn)生互相磨損,使得渣漿泵內(nèi)的空間變小,渣漿泵運(yùn)輸傳送帶上由于磨損的加大,而出現(xiàn)坑洼麻點(diǎn)的現(xiàn)象,嚴(yán)重影響到離心式渣漿泵的工作效率;2)加大了維修時(shí)間。由于渣漿泵內(nèi)的磨損程度越來越大,日常的檢修已經(jīng)不能保證渣漿泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn),使得維修次數(shù)明顯增多,而且維修工作時(shí)間也會逐漸拉長;3)影響到渣漿泵的運(yùn)行效果。我們知道當(dāng)離心式渣漿泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的傳送接觸面與渣漿內(nèi)的固水混合物產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦,形成了許多細(xì)微麻點(diǎn)狀的小坑,使得泵體內(nèi)出現(xiàn)了不穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動和巨大的噪聲,從而引發(fā)渣漿泵的葉片發(fā)生顆粒沖擊產(chǎn)生磨損現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)可能會轉(zhuǎn)為風(fēng)蝕,縮短離心式渣漿泵中軸及機(jī)械密封的使用時(shí)間,影響到渣漿泵的運(yùn)行效果。

        2 離心式渣漿泵磨損形成的研究

        離心式渣漿泵在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的磨損現(xiàn)象是十分常見的情況,這種情況在當(dāng)今工礦產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中是無法克服的問題。離心式渣漿泵的主要功能就是運(yùn)送漿體,但是由于大多數(shù)的漿體屬于具有較強(qiáng)的腐蝕性和破壞能力的固水混合顆粒物質(zhì),當(dāng)這些材料以一定速度通過泵內(nèi)過流部位的時(shí)候,肯定會與泵體葉輪發(fā)生相互的作用,發(fā)生沖擊,在一次次的不斷沖擊下必然會使葉輪失去應(yīng)有的效力。所以我們可以看到由于固液混合顆粒的磨損一方面能夠?qū)⒃鼭{泵的泵體零部件受到損壞,另一方面也在一定程度上降低了渣漿泵的工作效率,使整個(gè)泵的工作穩(wěn)定能力減弱,在反復(fù)的作用下,會使渣漿泵內(nèi)的固液顆粒漿體流動狀況進(jìn)一步惡化,當(dāng)?shù)竭_(dá)一定范圍后,會形成氣蝕。在對渣漿泵磨損原因和形成過程的探索過程中,在初期提出過水利機(jī)械而產(chǎn)生的磨損問題,但是因?yàn)樵鼭{泵在旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行觀察和研究存在相當(dāng)大的困難原因,加之在泵體運(yùn)轉(zhuǎn)過程中與液體水作為媒介相互發(fā)生作用,給渣漿泵磨損探究工作帶來了很大的難度,所以在此之間,對渣漿泵泵體磨損的研究成果十分稀少。我們將渣漿泵系統(tǒng)置之于封閉環(huán)境下進(jìn)行磨損測試,啟用對泵體表面涂層的方式對泵體的磨損情況進(jìn)行測定,測定渣漿泵產(chǎn)生磨損的結(jié)果為:漿體固體顆粒的直接沖擊、紊亂沖擊和通過邊避的滑動摩擦。這三種磨損原因分別對應(yīng)著相應(yīng)的作用力,分別為固相的動應(yīng)力、擴(kuò)散應(yīng)力和承載應(yīng)力相聯(lián)系,這三種作用力造成磨損為比磨損率之和。通過對渣漿泵磨損形成的研究,可以看到其主要采用的是利用無粘流動模型來計(jì)算混合液的流場數(shù)值,用漿體固液顆粒在泵體內(nèi)的動力平衡計(jì)算其產(chǎn)生相應(yīng)的速度,利用顆粒的擴(kuò)散情況和對流方程來計(jì)算出漿體顆粒濃度的分布狀況,通過上述內(nèi)容,我們可以比較準(zhǔn)確的測出渣漿泵磨損形成的原因和磨損產(chǎn)生的后果。

        3 離心式渣漿泵抗磨技術(shù)的探究

        3.1 運(yùn)行中對抗磨技術(shù)的探討

        渣漿泵的使用時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間與渣漿泵操作維護(hù)科學(xué)與否有直接的聯(lián)系,在操作過程中操作人員嚴(yán)格按照渣漿泵使用規(guī)程進(jìn)行操作,并定期按照維護(hù)周期給予維護(hù),能夠保證渣漿泵增加其使用壽命,同時(shí)還能使其使用性能得到很好的體現(xiàn)。因此在離心式渣漿泵的使用過程中,應(yīng)根據(jù)渣漿泵的磨損情況,使離心泵處于良好的使用狀態(tài)之中,并嚴(yán)格按照實(shí)際操作準(zhǔn)則的要求進(jìn)行操作,解決渣漿泵與流動系統(tǒng)的傳輸問題,做好調(diào)節(jié)工作,減少渣漿泵的磨擦性,延長其使用壽命。

        3.2 對抗磨材料的選擇

        離心式渣漿泵過流部分材質(zhì)對增強(qiáng)離心泵的抗磨能力起到關(guān)鍵性作用。過流部分材料的好壞直接影響到離心泵的使用時(shí)間,好的材料可以有效的提升渣漿泵的運(yùn)行壽命,保證渣漿泵的安全性和穩(wěn)定性。在選擇耐磨材料時(shí),一般有兩大部分:一種為非金屬抗磨材料和金屬抗磨材料。非金屬抗磨材料有工程塑料、陶瓷、碳化硅等等;金屬抗磨材料有碳素鋼、耐磨合金鋼、白口鑄鐵和奧氏體高錳鋼等等。其中由于非金屬抗磨材料具有較強(qiáng)的抗酸性和抗堿性,這些都是金屬抗磨材料所不能比擬的,因此非金屬抗磨性材料在固液泵的制造中得到了廣泛的應(yīng)用,如各種陶瓷制品,金屬基復(fù)合材料及非金屬復(fù)合材料生產(chǎn)過流部件。由于抗磨性金屬材料機(jī)械性能較好,便于進(jìn)行機(jī)械加工,因此在大部分離心式渣漿泵中采用金屬性抗磨材料做過流部件材質(zhì)的情況較多。

        [1]李仁俊,韓偉.離心式渣漿泵設(shè)計(jì)原理[D].蘭州理工大學(xué),1999.

        [2]吳麗華.渣漿泵的抗磨分析與研究[M].科學(xué)技術(shù)出版社,2002.

        [3]劉小兵.固液兩相流動及在渦輪機(jī)械中的數(shù)值模擬[M].北京:中國水利水電出版社,1981.

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