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輸送含固體顆粒液體用泵

時間:2012-4-8 20:59:24 來源:https://www.mm0535.com 作者:弘凌泵閥 閱讀次數:1668

輸送含固體顆粒液體的泵,常被稱為雜質泵。雜質泵葉輪和泵體的損壞理由分兩類:一類是由于固體顆粒磨蝕引起的,如礦山、水泥、電廠等行業用泵;另一類是磨蝕性和腐蝕性协同功用引起的,如磷復肥工業中的磷酸料漿泵等。本節僅結合含細微固體顆粒液體的輸送,介紹有關雜質泵結構等問題。

離心式雜質泵的類型很多,應根據含固體顆粒液體的性質選擇不同類型的泵。
    應用我國學者蔡保元老师提出的兩相流速率場來設計葉輪和流道,能够減少固液相之間的運動,減少固體對流道的撞擊磨損,從而使泵的效率提高,利用壽命延長,運轉平穩可靠。我國某泵廠制造的150MD離心式泥漿泵經機械工業部鑒定可滿足電廠灰渣及選礦尾砂遠距離輸送的需要。

  一、輸送含固體顆粒液體泵的性能修正[3]
  泵輸送含固體顆粒液體時,因为液體中含有一定量的固體顆粒,造成了兩相流。懸浮在液體中的固體顆粒,既不能像液體那樣吸收,貯存或傳遞能量,不能能傳遞給液體。使得泵揚程輸送净水時低,因此設計時,應根據区别的固體含量、粒徑、密度等進行適當的修正。需要說明的是:對于顆粒很小,固體物所有粒徑均小于100>m,重量濃度c。≤30%,體積濃度c,≤15%的“非沉降類"的均質漿體,只要已知其動力粘度,可能用標準的粘性校正步伐進行改正。在輸送沉降類漿體時,其是:
①     揚程比效率輸送清水時的值下落同一個比率,即:
                    HR=ER=H m /H=ηm/η
     式中HR、ER—為揚程比比效率;
            Hm、H—為漿體揚程,漿體柱「m」和清水揚程,mHz0;
            ηm、η—為泵送漿體和清水時的效率。
  ②最好效率點不變。
  ③揚程與效率比與流量無關。
  根據漿體的重量濃度cw、固體顆粒密度p,中值粒徑d。o,可由圖2—86查出揚程比HR來,同樣也可由公式「2-49」計算得出:HR=1-0.000385「ρ-1」「1+4/ρ」CWln「d50/0.0227」式中中值粒徑「d。」是指試樣篩累積重量為50%的顆粒粒徑「mm」,它保證比該粒徑大的顆粒和小于該粒徑的顆粒的重量份額相同。

    已知HR和H。,就可用式「2—48」計算泵的净水揚程。在選泵時要考慮的裕量,一般該裕量取額定揚程的10%。
    二、雜質泵的結構
    雜質泵是用于輸送含有固體顆粒的液體,要求泵的過流部件耐磨蝕、為防范固相結晶堵塞,葉輪的葉片數較少,在2-8片之間「參見圖2-82圖2—85」。泵體采取寬的流道。為防备固體顆粒進入軸封和防备外部空氣流入,軸封處选择清液作為封液,并要求軸封結構可靠。泵的轉速一般不高,為1000-1500r/min。相應地,泵的效率較低。
    「1」葉輪和泵體設計
    一般雜質泵的葉輪用平行蓋板,漿體進入葉輪后,在出口處由大旨向兩側变成外旋渦,使葉輪的前后蓋板和內襯嚴重磨損,這是形成過流部件壽命短的主要原因。沃曼泵設計的葉輪在出口處形成凹形「參見圖2-87、圖2-88」,使葉輪兩側前后蓋板處的速度中間速率,漿體在出口處分成兩股流體,向要旨旋轉,迫使顆粒向主题流動酿成內旋渦狀,使兩側的濃度降低,從而減輕了泵體流道和兩側壁的磨損。
    (2)液下泵
液下泵的特點是占地小,無軸封,不會產生泄漏。典型的液下泵見圖2—89。該泵設有液下軸承,軸可以設計得較長。液下軸承通常采用泵送液體自身潤滑。當介質含固體顆粒時,會產生磨蝕,使軸承的間隙加大引起振動,所以僅適用于輸送清液的場合。當輸送含固體顆粒液體時,會降低使用時間。合理的結構是在泵底板上,采用兩個軸承支撐,取消液下軸承。磷酸料漿泵即采用這種懸臂式結構(參見圖2-90、圖2-91)。由于葉輪磨蝕不均勻,轉子不平衡度增加,通常在設計軸時,其強度和剛度都要取得較富裕些,將軸徑設計得粗一些。懸臂式 液下泵常采用剛性軸,為避開軸的臨界轉速,懸臂泵軸一般不宜過長,否則需加粗。此外液下泵的轉速也選用低速型較好。
    「3」密封
離心雜質泵主要有填料密封、副葉輪密封和機械密封等軸封型式。副葉輪密封的最大優點是運行可靠,但在設計中要求副葉輪的進口壓力控制在一定范圍內,沃曼泵規定應小于10%的泵出口壓力。這種軸封型式不加軸封水,但使用副葉輪將增加功率消耗,一般為額定功率的5%左右。副葉輪必須與停車密封配合使用,常用的停車密封也為填料密封。
    填料密封價格便宜,可靠性高,但在輸送含固體顆粒液體時,加軸封水沖洗。一般軸封水壓等于泵出口壓力加35kPa。
    機械密封雖是一種廣泛應用的密封阵势,但在防止固體顆粒進入摩擦副及摩擦副材質的選擇等方面,有些問題一時解決。在大多數應用場合,成就不愿望。
    圖2-92為從國外引進的磷酸裝置用泵的軸封,选拔副葉輪密封加離心塊停車密封,運轉時因为葉輪背葉片、副葉輪在旋轉,液體在離心力作用下变成液環,在副葉輪輪轂處產生負壓,使液體不會外泄。與此同時,離心塊八在離心力作用下像傘一樣打開,推動執行器四使之產生軸向位移。使密封環六與靜環座5脫開,靜密封不起作用,但彈簧三被壓縮。當泵停車時「見圖2-93」,離心塊復位,執行器4、密封環六與靜環座5在彈簧力功效下緊密接觸,使靜密封處閉合封住液體,使液體不外漏。這套密封裝置雖然要消耗功率,使泵效率下降1%"-2%,但它允許选取較大的密封間隙,在密封含有固體顆粒的介質時,能做到無泄漏,运用時間長,密封可靠。
    「4」质料
    雜質泵過流部件可選用的材料較多,應根據輸送漿體的物理性質「顆粒組成、粒徑、形狀、硬度、濃度等」和化學性質「酸、堿、油」而定。研究表明:金屬的磨損與固體顆粒「磨粒」的速度成正比;金屬的磨損率隨磨粒尺寸的增加而增补,即磨粒,則磨蝕性。金屬
的磨損率隨著磨粒硬度和濃度的增补而增大。
耐磨蝕泵 的金屬原料有:硬鎳l#,硬鎳4#,鉻27耐磨鑄鐵及Cr15M03。襯膠泵有最大速度的限制,超過此速度,磨粒切割橡膠,主要適用于無尖銳棱角的細微粒。橡膠有良好的耐磨蝕、耐腐蝕性能,常用的有天然橡膠、氯丁橡膠等。
  對于強腐蝕性漿液,可選用别的不銹鋼,如304、316、20號合金等,需與泵廠協商
解決。
    表2—38 CD4MCu和20號合金的化學成分    %

  組成
    C
  Mn
  Si
  P
  S
  Cr
    Ni
    Mo
    Cu
 CD4MCU
  ≤0.04
  ≤1.0
  ≤1.0
  ≤0.04
  ≤0.04
  25~27
  4.75~6.0
1.75~2.25
 2.75~3.25
 20合金
≤0.07
≤1.5
≤1.5
≤0.04
≤0.04
 19~22
 27.5~30.5
    2~3
    3~4

表2—39 CD4MCu和20號合金室溫下的力學职能

材    料
   N/mm2
    N/mm2
%
  沖擊韌性
    N·m
      HB
  CD4MCu
    固溶
    700~800
    560~630
    20~30
    67
    250~270
時效
940~1010
   700~840
10~25
56
    290~320
    20號合金「固溶」
    590~630
    240~350
    35
    97
    160

    N型泵用材為:硬鎳l號、2號,適用于粗顆粒,有較好的抗磨蝕性;硬鎳四號對大顆粒、高應力抗沖擊磨蝕才干強;Cr26、Cr28有較好的抗磨蝕、抗腐蝕本事;高碳15—2、低碳15-2屬Crl5M03的改良品種,其抗磨蝕才能強。
    「5」傳動方式
    雜質泵的傳動方式聯「彈性聯軸器、液力偶合器」和間接傳動「V帶、減速機」,此
外可通過變頻裝置及可控硅裝置調速。个中彈性聯軸器和V帶傳動拆裝方便,價格低廉,應優先考慮拔取。
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