呂佳奇/北京京能未來燃氣熱電有限公司

水泵磨蝕修補技術(shù)綜合評價分析

呂佳奇/北京京能未來燃氣熱電有限公司

據(jù)估計，在已經(jīng)運行的大中型泵站中，水泵葉片經(jīng)常會遭受不同程度的泥沙損害，每年因水泵過流部件磨損破壞而停運或檢修引起的電能損失巨大，嚴(yán)重影響水電廠的發(fā)電量及經(jīng)濟效益。因此，相關(guān)研究學(xué)者不斷針對水泵磨蝕問題進行進行了研究與分析，對于此情況，本作者將會結(jié)合某實例針對水泵磨蝕修補技術(shù)綜合評價進行相關(guān)闡述，以供相關(guān)人員參考。

水泵；磨蝕；修補技術(shù)

引言

泵站磨蝕情況下的磨蝕修補技術(shù)的優(yōu)劣工藝，對今后泵站在水泵磨蝕修補過程中起到了很好的指導(dǎo)意義。修補技術(shù)的合理應(yīng)用可以有效的提高水泵的使用壽命，減少因檢修及設(shè)備更新消耗的大量費用，極大的減少了泵站的經(jīng)濟損失，能夠取得重大的經(jīng)濟效益和社會效益。因此針對水泵磨蝕修補技術(shù)進行相關(guān)探討，對于推動電力事業(yè)發(fā)展有著積極的意義。

一、磨蝕機理

水泵磨蝕是指在汽蝕與泥沙磨損聯(lián)合作用下對水泵過流部件的破壞作用。汽蝕破壞是針對清水而言的，泥沙磨損則是針對水中泥沙的破壞。實際水流中總會存在一定量的泥沙，特別是電站開式冷卻水泵，因此水泵中常常同時存在著汽蝕和泥沙磨蝕的聯(lián)合作用。

1.材料的磨蝕失重率是隨著時間的增長而增加的。當(dāng)達到一定時間后，材料的失重量會急劇的增加。

2.材料的磨蝕失重率隨著水流中含沙量的加大而增加。

3.材料的磨蝕失重率隨著水流流速增長而增加;當(dāng)流速增長到臨界流速后失重率會急劇的增加。

4.磨蝕破壞是大量空泡潰滅產(chǎn)生微射流反復(fù)沖擊試件表面，在試件表面發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生真空，然后，微射流的沖擊所誘導(dǎo)的剪應(yīng)力(平行于材料表面)和由此產(chǎn)生的應(yīng)變回復(fù)而導(dǎo)致的殘余拉應(yīng)力以及空泡潰滅后的回彈所產(chǎn)生的負壓對材料表面的拉應(yīng)力共同作用，使金屬亞表層微裂紋縱向發(fā)展和水平裂紋擴展相連通，形成材料的剝落，繼而產(chǎn)生磨蝕凹坑。

5.材料的耐磨蝕能力與材料表面和內(nèi)部質(zhì)量息息相關(guān)，提高材料表面的光潔度，減少鋼中夾雜和鑄造缺陷以及細化晶粒可以減緩磨蝕破壞的速度。

二、水泵磨蝕的危害

泵站過流部件受泥沙磨損或汽蝕與泥沙磨損共同作用侵蝕后，部件形狀發(fā)生改變，對水流流態(tài)產(chǎn)生一定影響，同時高低壓區(qū)竄水，容積損失加大，水泵出流量減少，裝置效率下降，對泵站安全運行、經(jīng)濟運行產(chǎn)生嚴(yán)重不利影響：首先是嚴(yán)重影響了水泵的容積效率。主要是磨蝕后間隙增大，高壓側(cè)水流向低壓室泄漏，泵體隔舌縮短后使泵內(nèi)部分水流始終在泵體內(nèi)作環(huán)向運動，而甩不到出水口，致使水泵效率降低；其二是水泵磨蝕后出現(xiàn)的蜂窩、麻面、溝槽，使水流阻力系數(shù)增大，同時引起水泵的振動和噪聲；其三是由于磨蝕嚴(yán)重縮短了水泵使用壽命，增加了設(shè)備維修和更新的費用；其四是葉輪磨損后，出水量明顯減少，對能源單耗影響更大。

三、結(jié)合某實例分析水泵磨蝕修補技術(shù)

1.某泵站情況概述。

某泵站是一座大型二級電力提灌泵站，共安裝試制黃河四號水泵四臺，單機揚程103．63 m，單機出水量4.30m3/s，配套電機型號TD215－120－8，裝機功率8000 kw，轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/分鐘。泵站水源為一級站自某河提水進入干渠，再由二級站直接自干渠提水上塬。目前，整個工程無沉沙設(shè)施。某河是一條高含沙河流，多年平均含沙量為17.3kg/m3，最大含沙量為69 kg/m3，粗大顆粒比例達30%，且以多棱角、高硬度的石英和長石為主，對水泵造成嚴(yán)重的磨蝕，制約泵站效益的有效發(fā)揮。某河泥沙各種含量比例見表1。

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2.水泵降低磨蝕及修復(fù)處理。

經(jīng)過技術(shù)人員總結(jié)多年的運行、檢修經(jīng)驗和抗磨蝕實驗成果，根據(jù)泵站水泵運行技術(shù)要求、現(xiàn)場運行檢修環(huán)境和現(xiàn)有技術(shù)處理條件，以經(jīng)濟、簡便、實用為出發(fā)點，針對某河四型水泵各磨蝕部位特點和修復(fù)技術(shù)要求，總結(jié)出一套針對水泵不同部位采用不同修復(fù)工藝和預(yù)防處理措施修復(fù)方案，在實踐中取得了良好效果。

（1）環(huán)氧樹脂沙漿法

以環(huán)氧樹脂為主料，加固化劑、增韌劑和多種填充料(以金剛砂為主)組成，具有粘結(jié)力強、操作簡單、抗汽蝕性能較好等特點。把配好的環(huán)氧樹脂沙漿涂抹在被磨蝕部件上，復(fù)原部件原有幾何尺寸，給部件表面覆蓋上一層耐磨涂層；這一方法簡單、方便、成本低、可以現(xiàn)場隨時施工，能有效的防止水泵過流部件母體的進一步磨蝕缺形，保持水泵水力特性，延長水泵使用壽命。因其修復(fù)后的表面精度較差，該方式主要應(yīng)用泵體內(nèi)非配合部位如：泵體上下高壓泵腔、葉輪輪轂和葉片過流部件等，精度要求不高的大面積基礎(chǔ)表面缺失修復(fù)和保護。

（2）補焊法

用鋼板(如有條件采用材質(zhì)較硬的工具鋼或不銹鋼更好)補焊水泵過渡部件因磨蝕造成的缺失部分，打磨除銹后，使用環(huán)氧樹脂沙漿外涂加固整形處理。該方法主要應(yīng)用于的泵體隔舌、葉輪進出口葉片或泵體基座等被嚴(yán)重磨蝕缺損部位，以使其恢復(fù)到原有尺寸和形狀。

（3）合金粉末噴焊法

葉輪口環(huán)與密封環(huán)部位，其外形為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，且部件相互配合精度要求較高，運行中極易磨蝕沖刷。以前一直采用環(huán)氧樹脂沙漿修復(fù)，因手工修復(fù)形狀精度難以達到標(biāo)準(zhǔn)(圓環(huán)表面難以逐點準(zhǔn)確定位打磨處理)，修復(fù)后的口環(huán)配合間隙嚴(yán)重超標(biāo)(技術(shù)要求為1 mm，實際手工修復(fù)最好的能達到4 mm)，修復(fù)效果一直不理想。2007年，東雷抽黃管理局與甘肅蘭州理工大學(xué)聯(lián)合引進鎳輅60合金粉末噴焊技術(shù)，它是用氧乙炔火焰將配制好的鎳輅60合金粉末消融后，噴焊于葉片和葉輪口環(huán)表面，然后經(jīng)車床進一步進行表面精度加工達到要求尺寸，鎳輅60合金平均噴焊厚度約1mm。2009年該站對兩臺機組葉輪的口環(huán)和葉片部位進行了合金粉末噴焊，現(xiàn)在已平均運行約8000 h，沒有再對葉輪口環(huán)部位進行維修，其合金涂層依然保留有70%，有效保護了葉輪母體，防止了深度磨蝕進一步發(fā)生。

（4）填充膠密封法

某泵站設(shè)備泵型較大，其泵體中開面和密封環(huán)基座面結(jié)合部位的高低壓區(qū)之間容易串水沖刷，產(chǎn)生磨蝕，形成凹槽，導(dǎo)致高低區(qū)之間泄漏或水泵外泄;由于泵體無法拆除，即使現(xiàn)場采用補焊或環(huán)氧樹脂沙漿修補方法維修，但無法進行車床精度加工，手工打磨精度又達不到實用要求，修復(fù)非常困難。反復(fù)試驗后，目前采用每次裝配前對水泵中開面和密封環(huán)基座采用大面積涂抹填充膠密封法，使用效果良好。采用填充膠密封法時一定要選取適用的填充膠，早期采用聚氨酯粘合劑作為填充膠，其固化后粘合性能且韌性非常好，但在檢修時，因粘合性太強，造成上泵蓋難以打開，且清除表面殘留粘合劑很困難。采用粘合性和韌性較差的填充膠又難以在配合面之間形成有效保護。經(jīng)過多次實踐，現(xiàn)在采用中性硅酮耐候密封膠做填充膠密封，密封效果良好，檢修方便。

四、結(jié)語

上文已經(jīng)針對水泵磨蝕修補技術(shù)進行了詳細的分析，由于能力與經(jīng)驗的限制，本文可能對水泵磨蝕修補技術(shù)論述不是很全面，沒有面面俱到，在論述中也許會出現(xiàn)一些這樣或那樣的問題，或呈現(xiàn)出一些不成熟的思想，這都需要廣大同行多多批評與指正，進而不斷分析、探究以及總結(jié)，使水泵磨蝕修補技術(shù)得到優(yōu)化，從而加快我國電力事業(yè)的發(fā)展速度。

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