泵的知识

    离心式杂质泵的类型很多，应根据含固体（tǐ）颗粒液体的性质选择不同类型的泵。

    应用我国学者蔡保元先生提出的两相流速度场来设计叶轮和流道，可以减少固（gù）液（yè）相之间的相对运动，减少固（gù）体对（duì）流道的撞击磨（mó）损，从（cóng）而使（shǐ）泵（bèng）的效率提高，使用寿命延长（zhǎng），运转平稳可靠。我国某泵厂（chǎng）制造（zào）的150MD离心式泥（ní）浆泵经机械工业部鉴定可满足电厂灰渣及选矿尾砂远距离输送的需要。

  一、输送含固体（tǐ）颗粒液体泵的性能修（xiū）正[3]

  泵输送含固体颗粒液体（tǐ）时，由于液体中（zhōng）含有一定量的固体颗粒，就形（xíng）成了两相流。悬浮在液体中的（de）固体（tǐ）颗粒，既不能像（xiàng）液（yè）体那样吸（xī）收，贮（zhù）存或传递（dì）能量，又不能将其动（dòng）能传递给液体。使得泵扬程较输送清水时低，所以设计时，应根据不同的（de）固体含量、粒径、密度等进行适当的修正。需要说明（míng）的是：对于颗粒很小（xiǎo），固体物所有粒径均小于100>m，重量浓度c。≤30％，体积浓度（dù）c，≤15％的“非沉降类"的均质（zhì）浆体，只要已（yǐ）知其动力粘度，就可以用标准的粘（zhān）性修正程（chéng）序进（jìn）行修正。在输送沉降（jiàng）类浆体时，其特点是：

①     扬程和效率比输送清水时的值下降同一个比率（lǜ），即（jí）：

                    HR=ER=H_m/H=ηm/η

     式中HR、ER——分别（bié）为扬程比和（hé）效率比（bǐ）；

            Hm、H——分别为（wéi）浆体扬程，浆体柱（zhù）(m)和清水扬程，mHz0；

            ηm、η——分别（bié）为（wéi）泵送浆体和清水时的效率。

  ②佳效率点不变。

  ③扬程与效率比（bǐ）与（yǔ）流量无关。

  根（gēn）据浆体的重量（liàng）浓度cw、固体颗粒相对密度p，中值粒径d。o，可由图（tú）2—86查出扬程比（bǐ）HR来，同样也可由公式(2-49)计算得出：HR=1-0.000385(ρ-1)(1+4/ρ)CWln(d50/0.0227)式中（zhōng）中值粒径(d。。)是指试样筛分时累积重（chóng）量为50％的颗粒粒径（jìng）(mm)，它保证比该粒径大的颗粒和小于该（gāi）粒径的颗粒的重量份额相（xiàng）同（tóng）。

    已知HR和H。，就可用式(2—48)计算泵的清水扬程（chéng）。通（tōng）常在选泵时还要考虑一定（dìng）的（de）裕量，一般该裕量取额定扬程的10%。   

    二、杂质（zhì）泵的（de）结构（gòu）   

    杂质泵是用于（yú）输送含（hán）有固体颗粒的液（yè）体，要（yào）求泵的（de）过（guò）流部件耐磨蚀、为防止固相结晶堵塞，叶轮的叶片数（shù）较少，通（tōng）常（cháng）在2-8片之间(参见图2-82图2—85)。泵体常采用较宽的流道。为防止固体颗粒进入轴封和防止外部空气流入，轴封处采用清液作为封液，并要求轴封结构（gòu）可（kě）靠。泵的转速一般不高，通常为1000-1500r／min。相应地，泵的效率也较低。

    (1)叶（yè）轮和泵体（tǐ）设计    

    一（yī）般杂质泵的叶轮（lún）用平行盖板，浆体进入叶轮后，在出口处由中心向两（liǎng）侧（cè）形成外旋涡，使叶轮的前后盖板（bǎn）和内衬严重磨损，这是造成过流部件寿命短的（de）主（zhǔ）要原因。沃曼泵设计的叶轮在出口处形成凹形(参见图2-87、图2-88)，使叶轮两侧前后盖板处的速度大（dà）于中间速度，浆体在出口处分成两（liǎng）股（gǔ）流体，向中心（xīn）旋转，迫使颗粒向中心（xīn）流动造成内旋涡状，使两侧的浓度（dù）降低，从而减轻（qīng）了泵体流道和两侧壁的磨损。  

    (2)液下泵（bèng）

    液下泵的（de）特点是占地（dì）小，无（wú）轴封，不会产生泄漏。典型（xíng）的液下泵见图2—89。该泵设有液下轴承，轴可以设计得较长。液下（xià）轴承通常采用泵送液体自身润滑。当介质含固体颗（kē）粒时，会产生磨蚀，使轴承的间隙加大引（yǐn）起振动，所以仅适用于输送（sòng）清液的场合。当（dāng）输送含固体颗粒液体时，会降低使用时间。合理的（de）结构是在泵（bèng）底板上，采用两个轴承支撑，取（qǔ）消液下轴承。磷酸料浆泵即采用这种悬臂式结构(参见图2-90、图（tú）2-91)。由于叶轮磨蚀不（bú）均匀，转子不（bú）平衡度增加，通常在设计轴时，其强度和刚度都要取（qǔ）得较富裕些，将轴（zhóu）径设计得粗一些（xiē）。悬臂式液下泵常采用刚性轴，为避开轴的临界转速，悬臂泵轴一般不宜过长，否则需加粗。此外（wài）液下（xià）泵的转速（sù）也选用低速型较好。

  

    (3)密封

    离心杂质泵主要有填料密封、副叶轮密封和机械密封等轴封型式。副（fù）叶轮（lún）密封的大优点是运行可靠，但在设计（jì）中要（yào）求副叶（yè）轮的（de）进口压力控制（zhì）在一定范围（wéi）内，沃曼泵规定（dìng）应小于10％的（de）泵出口压力。这种轴封型式不加轴封水，但使用副叶轮将增加功率消耗，一（yī）般为额定功率的5％左右。副叶轮必须与停车密封配合使用，常用的停车密封也为填料密封（fēng）。

    填料密封价格便宜，可靠性高，但在输送含固（gù）体颗粒液体（tǐ）时，必须加（jiā）轴封水冲洗。一般轴封水压等于泵（bèng）出口压力加35kPa。

    机械密封虽是一种（zhǒng）广（guǎng）泛应用的密封形式，但在（zài）防止固体颗粒进入摩擦副及摩擦副材质的选择等方面（miàn），有些问题一时难以（yǐ）解决。在大多数应用场（chǎng）合，效果（guǒ）也不理想。

    图2-92为从国（guó）外引进的磷酸装置用泵的轴封，采用副（fù）叶轮密封加离心块停车密封，运转时由于叶轮（lún）背叶片、副叶轮均在（zài）旋转，液体在离心力作用下形成液环，在副叶轮轮毂处（chù）产生负压，使液体不会外泄。与此同时，离心块8在离心力作用下像伞一样打开，推动执行器（qì）4使之产生轴向位移。使密封环6与静环座5脱（tuō）开，静密封不起作用，但弹簧3被压缩。当泵停车时（shí）(见图2-93)，离心块复位，执行器4、密封环6与静环座5在（zài）弹簧力作用（yòng）下紧（jǐn）密接触，使静密封处闭合封住液（yè）体，使液（yè）体不外漏。这套密封装置虽然要消耗功率，使泵效率下降1％"-2％，但（dàn）它允许采用较大的密封间隙，在密封含（hán）有（yǒu）固体颗粒的介质时，能做到无泄漏，使用时间长，密封可靠。

    (4)材（cái）料

    杂质泵过流部件可选用的材料较多，应根据输送浆（jiāng）体的物理性质(颗粒组成、粒（lì）径（jìng）、形状、硬度、浓（nóng）度（dù）等（děng）)和化学性（xìng）质(酸、碱（jiǎn）、油)而定。研究表明：金属的磨损与固体颗粒(磨粒（lì）)的速度成正比；金属的磨损率随磨粒（lì）尺寸的增加而增加，即（jí）磨粒愈细，则（zé）磨蚀性愈小。金属

的磨损率还（hái）随着磨粒硬度（dù）和浓度的增加而增大。

    耐磨蚀泵的金属材料（liào）有：硬镍l#，硬镍4#，铬27耐磨铸铁及（jí）Cr15M03。衬胶泵有（yǒu）大速度的限（xiàn）制，超过此速（sù）度，磨粒就要切割橡胶，主要适用于无尖锐棱角的细（xì）微粒。橡胶有良好的耐磨（mó）蚀、耐腐蚀性能，常用的有（yǒu）天然橡胶和氯丁橡胶等（děng）。

  对（duì）于强腐（fǔ）蚀性浆液，还可选用其它不（bú）锈钢，如304、316和20号合金等，需与泵厂（chǎng）协商

解决。

 

    表2—38 CD4MCu和20号合金的化学成分    ％

 

表2—39 CD4MCu和20号合金室温下（xià）的力学性（xìng）能

 

    N型泵用材为：硬镍l号、2号，适（shì）用于粗颗粒，有较好的抗磨蚀（shí）性；硬镍4号对大颗粒（lì）、高应力（lì）抗冲击磨蚀（shí）能力较强；Cr26、Cr28有较好的抗磨（mó）蚀、抗腐蚀能（néng）力；高碳15—2、低（dī）碳15-2属Crl5M03的改良品种，其抗磨蚀能力更强。

    (5)传动（dòng）方式

    杂质泵的传动方（fāng）式有直联(弹性联轴（zhóu）器、液力（lì）偶合器)和间接（jiē）传动(V带、减速机（jī）)，此

外还（hái）可通（tōng）过（guò）变（biàn）频装置及可（kě）控硅装置调速。其中（zhōng）弹性联轴器和V带传动拆（chāi）装方便，价格（gé）便宜，应优先考虑采用。