如果這種規(guī)格的固體顆粒含量較高,就會(huì)以前仆后繼之勢(shì),不斷被裹進(jìn)來(lái),使平衡盤端面很快出現(xiàn)第一道環(huán)形溝槽。隨著磨蝕的加劇,會(huì)在略大于第一道環(huán)形溝槽之外,相繼出現(xiàn)第二道溝槽、第三道溝槽…。
盡管如此,這時(shí)泵軸的竄量還沒(méi)有發(fā)生明顯改變,取出平衡盤可以看到這些環(huán)狀溝槽大致是同心的,排列較整齊。與此同時(shí),平衡板也出現(xiàn)相似的溝槽。
下面的現(xiàn)象值得注意:
當(dāng)另一個(gè)固體W的顆粒直徑為B,也到達(dá)平衡盤高壓區(qū),并且
B≥b0max
則固體W將被擋在平衡盤的高壓區(qū)一側(cè)。
此時(shí),若大小不一的固體顆粒隨著液體不斷涌向平衡盤前面的高壓區(qū),粒徑小于或等于A的固體顆粒會(huì)隨著液流通過(guò)軸向間隙。粒徑大于或等于B的固體顆粒會(huì)被隔在這里。我們稱這種現(xiàn)象為"篩留現(xiàn)象"。
當(dāng)被"篩留"的固體顆粒達(dá)到一定數(shù)量,并且堵在軸向間隙的的入口處,會(huì)使液體壓力升高,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子向后發(fā)生脈動(dòng),使軸向間隙瞬間加大。這時(shí),這些大粒徑固體顆粒乘機(jī)大量擠入平衡盤的軸向間隙,出現(xiàn)"強(qiáng)登陸現(xiàn)象"。若這種現(xiàn)象接連發(fā)生,可使平衡盤在較短的時(shí)間內(nèi)被磨薄。
3.3葉輪口環(huán)的磨損過(guò)程
葉輪小裝到泵軸上之后,其口環(huán)存在徑向跳動(dòng);泵體口環(huán)孔也存在徑向跳動(dòng)。葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周,會(huì)在轉(zhuǎn)到某一角度時(shí),局部出現(xiàn)口環(huán)徑向間隙的最大間隙或最小間隙。
轉(zhuǎn)動(dòng)的泵軸會(huì)彎曲變形,產(chǎn)生最大撓度。
這種徑向跳動(dòng)與最大撓度疊加后,口環(huán)的徑向間隙b便有局部的動(dòng)態(tài)最大間隙bmax和最小間隙bmin。同樣,口環(huán)的密封表面也會(huì)被固體顆粒擠壓、刮削出溝槽。
然而,如果材料相同,由于口環(huán)的間隙不會(huì)象平衡盤那樣出現(xiàn)"脈動(dòng)"和固體顆粒"強(qiáng)登陸現(xiàn)象",所以,口環(huán)的磨損程度明顯小于平衡盤。這時(shí),口環(huán)的磨損與平衡盤相比,不是主要矛盾。
但是,應(yīng)當(dāng)注意,在取消平衡盤的多級(jí)泵中,口環(huán)的磨損將上升為主要矛盾,須認(rèn)真對(duì)待。
4 清除排水管道底部的沉降物
排水管道,特別是單獨(dú)借用的大口徑永久管道的底部會(huì)沉降固體顆粒。這些徑過(guò)反復(fù)水選沉降下來(lái)的固體顆粒比重較大,表面呈球形,比較圓滑。當(dāng)上面所述的離心泵出水不足之后,流量下降,管道內(nèi)流速減慢,會(huì)增加固體顆粒的沉降量。倘若離心泵流量減少到某一個(gè)臨界值,這種沉降的固體顆粒會(huì)逆流而下,穿過(guò)閥門,充滿泵腔,不消幾十分鐘,就會(huì)使這臺(tái)水泵報(bào)廢。我們可以在現(xiàn)場(chǎng)做試驗(yàn),或在實(shí)驗(yàn)室做模擬試驗(yàn),來(lái)驗(yàn)證這一現(xiàn)象。
為此,要核算最小流量時(shí)管道內(nèi)的流速值,一般應(yīng)大于1m/s。為提高流速,應(yīng)優(yōu)先選用直徑較小的排水管。
以排沙潛水泵的管道安裝為例(見圖1),可在離心泵逆止閥1與閘閥4之間的管道上,或在管道底部的標(biāo)高最低處接出一根短管--除沙管。該除沙管用另外一個(gè)閘閥5控制,當(dāng)水中固體顆粒含量較多時(shí),在井下就地排放。每次的排放量約0.2-0.3m3即可。這樣,就可以及時(shí)清除排水管道內(nèi)沉降的固體顆粒,可防止離心泵的意外磨損。
經(jīng)驗(yàn)表明,巖石掘進(jìn)中,堅(jiān)持在出巖作業(yè)期間定時(shí)排放泥沙,一般可延長(zhǎng)離心泵的使用壽命3-10%左右,并且使退下來(lái)的水泵還有大修價(jià)值,或使大修更加容易。
在自動(dòng)化排水中,同樣應(yīng)當(dāng)增添定期清除排水管底部沉降物的輔助設(shè)備,若能配合采集水樣,及時(shí)分析、整理資料,就可以制定出更科學(xué)的水泵使用維護(hù)辦法,最大限度延長(zhǎng)離心泵的壽命。當(dāng)然,這一措施最好在設(shè)計(jì)階段就已被采用。
5 取消平衡盤的新型排沙潛水泵
用多級(jí)清水離心泵直接輸送含有固體顆粒的礦井水,主要矛已集中在軸向力的平衡上。因此,要延長(zhǎng)水泵的使用壽命,取消平衡盤,(或取消平衡鼓),已成為必然趨勢(shì)。
5.1耐磨材料的選擇
根據(jù)不同用途,各類水泵零件采用不同的耐磨材料。清水泵為了長(zhǎng)壽,耐磨材料是銅合金;排污泵起始于排紙漿,耐磨材料僅是普通鑄鐵。渣漿泵是單級(jí)泵,耐磨材料是高鉻鑄鐵;沙泵可以在河里采沙,耐磨材料是橡膠。可見,"耐磨材料"定義的范圍很寬。
研究開發(fā)多級(jí)排沙水泵,要對(duì)付的是有硬度、有棱有角的"沙",要研究沙在高壓、高速的狀態(tài)下對(duì)水泵磨蝕的規(guī)律。因此,選擇"耐磨材料"就顯得更加重要。
下列零件的材料相同,按損壞程度由大向小的順序排列:平衡盤、葉輪口環(huán)、盤根套、軸套、導(dǎo)葉、泵體、葉輪。由此,排沙水泵選擇耐磨材料有了借鑒和依據(jù),可從中獲得如下提示:
5.1.1各種易損件應(yīng)當(dāng)使用硬度不同的優(yōu)質(zhì)材料。其中,容易磨損的采用硬度高的材料,不易磨損的零件用硬度低的材料。這樣,既能防止出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié),又可降低造價(jià)。
5.1.2取消要求材料硬度最高的平衡盤。把目前能夠應(yīng)用的硬度最高材料--鎢鈷硬質(zhì)合金用在葉輪口環(huán)和軸套上,以獲得最長(zhǎng)的使用壽命,最佳的經(jīng)濟(jì)效益。
5.2取消平衡盤辦法之一--提高單級(jí)泵揚(yáng)程,替代多級(jí)泵
用提高單級(jí)泵的揚(yáng)程來(lái)替代以往的兩級(jí)、三級(jí)分段式多級(jí)泵,簡(jiǎn)單易行。
1988年,用揚(yáng)程70m,流量100m3/h,功率37kw的單級(jí)雙吸排沙潛水泵實(shí)現(xiàn)了這一愿望。該泵為第四紀(jì)流沙層疏干井設(shè)計(jì),之后又用于冬季北方洗煤廠廢水遠(yuǎn)方遙控循環(huán)利用(相距3km,用舊露天沉淀煤泥)。