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多级离心泵磨损部位及磨损过程

 目前,矿用多级离心泵磨损*严重的部位是平衡盘,然后依次是叶轮口环、盘根套、中段的轴孔衬套等。

   一般固体颗粒不会把泵体外壳磨穿,不会把叶轮外径磨小,也不会把叶片磨短。平衡盘磨损后变薄,使转子向电机方向(向前)的窜量超限,从而产生连锁损坏。叶轮口环和中段轴套磨损后,密封间隙变大,使离心泵出水不足或不出水,有时还拌有强烈的震动。

平衡盘的磨损过程:平衡盘有轴向端面跳动,泵体平衡板也有轴向端面跳动。平衡盘转动一周,会在转到某一角度时,局部出现轴向间隙的*大间隙或*小间隙。
   
平衡盘的平衡状态是动态的,泵的转子在某一平衡位置会前后作轴向脉动。工况点改变时,转子会自动移到新的平衡位置作轴向脉动。
  
这种轴向端面跳动和轴向脉动叠加后,轴向间隙b0 便具有局部的动态*大间隙b0max 和*小间隙b0min
  
假设:一个固体K的颗粒直径为A,已随着液体到达平衡盘前面的高压区,并且b0maxAb0min则固体K将被液体从轴向*大间隙b0max四周裹进平衡盘的轴向间隙之内。
   
当固体K刚刚跨进较小的间隔S,平衡盘就转到轴向间隙b0小于A 位置,或者平衡盘正窜回到轴向间隙b0小于A 位置。这时,平衡盘将对固体K产生挤压,二者将发生相对运动。平衡盘端面会被固体K挤压出 凹痕,会被刮削出凹槽,直到固体K被研碎。
   
假如这种规格的固体颗粒含量较高,就会以前仆后继之势,不断被裹进来,使平衡盘端面很快出现*道环形沟槽。随着磨蚀的加剧,会在略大于*道环形沟槽之外,相继出现第二道沟槽、第三道沟槽
   
尽管如此,这时泵轴的窜量还没有发生明显改变,取出平衡盘可以看到这些环状沟槽大致是同心的 ,排列较整洁。与此同时,平衡板也出现相似的沟槽。
  
下面的现象值得留意:
   
当另一个固体W的颗粒直径为B,也到达平衡盘高压区,并且B≥b0max则固体W将被挡在平衡盘的高压区一侧。
   
此时,若大小不一的固体颗粒随着液体不断涌向平衡盘前面的高压区,粒径小于或即是A的固体颗粒会随着液流通过轴向间隙。粒径大于或即是B的固体颗粒会被隔在这里。我们称这种现象为"筛留现象"
   
当被"筛留"的固体颗粒达到一定数目,并且堵在轴向间隙的的进口处,会使液体压力升高,导致转子向后发生脉动,使轴向间隙瞬间加大。这时,这些大粒径固体颗粒伺机大量挤进平衡盘的轴向间隙,出现"强登陆现象"。若这种现象接连发生,可使平衡盘在较短的时间内被磨薄。

叶轮口环的磨损过程:叶轮小装到泵轴上之后,其口环存在径向跳动;泵体口环孔也存在径向跳动。叶轮转动一周,会在转到某一角度时,局部出现口环径向间隙的*大间隙或*小间隙。
   
转动的泵轴会弯曲变形,产生*大挠度。
   
这种径向跳动与*大挠度叠加后,口环的径向间隙b 便有局部的动态*大间隙bmax 和*小间隙bmin 。同样,口环的密封表面也会被固体颗粒挤压、刮削出沟槽。
   
然而,假如材料相同,由于口环的间隙不会象平衡盘那样出现"脉动"和固体颗粒"强登陆现象",所以,口环的磨损程度明显小于平衡盘 。这时,口环的磨损与平衡盘相比,不是主要矛盾。
   
但是,应当留意,在取消平衡盘的多级泵中,口环的磨损将上升为主要矛盾,须认真对待。
   
清除排水管道底部的沉降物
   
排水管道,特别是单独借用的大口径永久管道的底部会沉降固体颗粒。这些经过反复水选沉降下来的固体颗粒比重较大,表面呈球形,比较圆滑。当上面所述的离心泵出水不足之后,流量下降,管道内流速减慢,会增加固体颗粒的沉降量。倘若离心泵流量减少到某一个临界值,这种沉降的固体颗粒会逆流而下,穿过阀门,布满泵腔,不消几*钟,就会使这台水泵报废。我们可以在现场做试验,或在实验室做模拟试验,来验证这一现象。

为此,要核算*小流量时管道内的流速值,一般应大于1m/s。为进步流速,应优先选用直径较小的排水管。
   
矿用泥沙渣输送泵(矿用立泵)的管道安装为例,可在离心泵逆止阀1与闸阀4之间的管道上,或在管道底部的标高*低处接出一根短管--除沙管。该除沙管用另外一个闸阀5控制,当水中固体颗粒含量较多时,在井下就地排放。每次的排放量约0.2-0.3m3即可。这样,就可以及时清除排水管道内沉降的固体颗粒,可防止离心泵的意外磨损。
   
经验表明,岩石掘进中,坚持在出岩作业期间定时排放泥沙,一般可延长离心泵的使用寿命3-10%左右,并且使退下来的水泵还有大修价值,或使大修更加轻易。
   
在自动化排水中,同样应当增添定期清除排水管底部沉降物的辅助设备,
   
若能配合采集水样,及时分析、整理资料,就可以制定出更科学的水泵使用维护办法,*大限度延长离心泵的寿命。当然,这一措施*好在设计阶段就已被采用。

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