輸送含固體顆粒液體用泵

    離心式雜質泵的類型（xíng）很多，應根據含固體顆粒（lì）液體的性（xìng）質（zhì）選擇不同類型的泵。

    應用我國學者蔡（cài）保元先生提（tí）出的兩相流（liú）速度場來設計葉輪和流道，可以減少固液相之間的（de）相對運動，減少固體對流道的（de）撞擊磨損，從（cóng）而使泵的效率提高，使用（yòng）壽（shòu）命延長，運轉（zhuǎn）平穩（wěn）可靠。我國某泵（bèng）廠製造的150MD離心（xīn）式泥漿泵經機械（xiè）工業部鑒定可滿足電（diàn）廠灰渣及選礦尾（wěi）砂遠距離輸送的需要。

  一（yī）、輸（shū）送含固體顆粒（lì）液體（tǐ）泵的性能修正（zhèng）[3]

  泵輸送含固體顆粒液體時，由於液體中含（hán）有一定（dìng）量的固體顆粒，就形（xíng）成了兩相流（liú）。懸浮在（zài）液體中的固（gù）體顆粒，既不能像液體那樣吸收，貯存或傳遞能量，又不能將其動能傳遞（dì）給液體。使得泵揚程較輸送清水時低，所以設計時，應根（gēn）據不（bú）同的固體含量、粒徑、密度等進行適當的修正。需要說明的是：對於顆粒很小，固體物（wù）所有粒徑均小於100>m，重量濃度c。≤30％，體積濃度c，≤15％的“非沉降類"的均質漿體，隻（zhī）要已知其（qí）動力粘度，就可以用標準的粘（zhān）性修正程序進行修正。在輸送（sòng）沉降類漿體時，其特點是：

①     揚程和效（xiào）率比輸送清水時的值下降同一個比（bǐ）率，即：

                    HR=ER=H_m/H=ηm/η

     式中HR、ER——分別（bié）為揚程比和效率比；

            Hm、H——分別為漿體揚（yáng）程，漿（jiāng）體柱（zhù）(m)和（hé）清水揚程，mHz0；

            ηm、η——分別為泵送漿體和（hé）清水時的效率。

  ②佳效率點不（bú）變（biàn）。

  ③揚程與效率比與流量無關。

  根據漿體的重量濃度cw、固體（tǐ）顆粒相對密度p，中值粒徑d。o，可由圖2—86查（chá）出揚程比HR來，同（tóng）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（shì）樣篩分時累積重量為50％的顆粒粒徑(mm)，它保證比該粒徑大的顆粒和小於該粒徑的顆粒的重量份額相同。

    已知HR和H。，就可用（yòng）式(2—48)計算泵（bèng）的清水揚程。通常在選泵時還要考慮一定（dìng）的裕量，一般（bān）該（gāi）裕量取額定揚程的10%。   

    二、雜質泵的結構   

    雜質泵是用於輸送含有固體顆粒的液體，要求泵的過流部（bù）件耐磨蝕、為防止固相結晶堵塞，葉輪（lún）的葉片（piàn）數較少，通常在2-8片之間(參見圖2-82圖2—85)。泵（bèng）體常采用較寬的流道。為防止固體顆粒進入軸封和防止外部空氣流入，軸封處采（cǎi）用清液作為封液，並要求軸封結構可靠。泵的轉速一（yī）般不高，通常為1000-1500r／min。相應地，泵的效率也較低（dī）。

    (1)葉輪（lún）和泵體設計    

    一般雜質泵的葉輪用平行蓋板，漿體進（jìn）入葉輪後，在出口處（chù）由中心向兩（liǎng）側形成外旋渦，使葉輪的前後蓋板和內襯嚴重磨損，這是造成過流部件壽命短（duǎn）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（liǎng）側前後蓋（gài）板處的速度（dù）大（dà）於中間速度，漿體在出口處分成兩股流體，向中心旋轉，迫使顆粒向中心流（liú）動造成內旋渦狀，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（yè）下泵的（de）特點是占（zhàn）地小，無（wú）軸封，不會產（chǎn）生泄漏。典型的液下泵見圖2—89。該泵（bèng）設有液下（xià）軸承，軸（zhóu）可以設（shè）計得較長。液（yè）下軸承通常采用泵送（sòng）液體自身潤滑。當介質含固體（tǐ）顆（kē）粒時，會產生磨蝕，使軸承（chéng）的間隙加大引起振動，所以（yǐ）僅適用於輸送清液的場合。當輸送含固體顆粒液體時，會降低使用（yòng）時間。合理的結構是（shì）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（xuán）臂式結構(參見圖2-90、圖2-91)。由於葉輪磨蝕不均勻，轉子不平衡度增加（jiā），通常在設計軸時，其強（qiáng）度和剛度都要取得較富裕些（xiē），將軸徑設（shè）計得粗一些。懸臂（bì）式液（yè）下泵常采（cǎi）用剛性軸，為（wéi）避開軸的臨界（jiè）轉速，懸（xuán）臂泵軸一般不宜過長，否則需加粗。此外液下泵的轉（zhuǎn）速也選用低（dī）速型較好。

  

    (3)密（mì）封

    離心雜質泵主要有填料密封、副（fù）葉（yè）輪密（mì）封和機械（xiè）密封等軸（zhóu）封型式。副葉輪密（mì）封的大（dà）優點是運行可（kě）靠，但在設計中要求副葉輪的進口壓力控製在一定範圍內，沃曼泵規定應小於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（jiā）功率消耗，一般為額定功率的5％左右。副葉輪（lún）必須與（yǔ）停車密封配合使用，常用的停（tíng）車密封（fēng）也為（wéi）填料密封。

    填料密封（fēng）價格便宜，可靠性高，但在（zài）輸送含固體顆（kē）粒液體時，必須加軸封水衝洗（xǐ）。一般軸封水壓等於泵（bèng）出口壓力加35kPa。

    機械密封（fēng）雖是一種廣泛應用的密封形式，但在防止固體顆粒進入摩擦副及摩擦副材質的選擇等方麵，有些問題一時難以解決。在大多數應用場合，效果也不理想。

    圖2-92為從國外引進的磷酸（suān）裝置用泵的軸（zhóu）封，采用副葉輪密封加離心塊停車密封（fēng），運轉時由於葉（yè）輪背葉片、副葉輪均在旋（xuán）轉，液體在離心力作用下形成液環，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8在離心力作用下像傘一樣打開，推動執行（háng）器4使（shǐ）之產生軸向（xiàng）位移。使（shǐ）密封環6與靜環座5脫開（kāi），靜密封不起作用（yòng），但彈簧3被壓縮。當泵停車時(見圖2-93)，離心（xīn）塊複（fù）位，執行器（qì）4、密封環6與靜環座5在彈簧力作用下（xià）緊密接觸，使靜密封（fēng）處（chù）閉合封住（zhù）液體，使液體不外漏。這套密（mì）封裝置雖然要消耗功率，使泵效率下降1％"-2％，但它允許采用較大的（de）密封間（jiān）隙，在（zài）密封（fēng）含（hán）有固體顆粒的介質時，能做到無泄漏，使用時間（jiān）長，密封可靠。

    (4)材料

    雜質泵（bèng）過流部件可選用的材料（liào）較多，應（yīng）根（gēn）據輸送漿體的物理性質(顆粒組成、粒徑（jìng）、形狀、硬度、濃度等)和化學性質(酸（suān）、堿（jiǎn）、油)而定。研（yán）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（ér）增加（jiā），即磨粒愈細，則磨蝕性愈小。金屬

的磨損率還隨著磨粒（lì）硬度和濃度的增加而增（zēng）大。

    耐磨蝕泵的金屬材料有：硬鎳l#，硬鎳（niè）4#，鉻（gè）27耐（nài）磨鑄鐵及Cr15M03。襯膠泵有大速度的限製，超過此（cǐ）速度，磨粒就要切割（gē）橡膠，主要適用於無尖銳棱角的細微粒。橡（xiàng）膠有良好的耐磨蝕、耐腐蝕性能，常（cháng）用的有天然橡膠和氯丁橡膠等。

  對於強腐蝕性漿液（yè），還可選用其它不鏽鋼，如304、316和20號合金等（děng），需（xū）與泵廠協商

解決。

 

    表2—38 CD4MCu和20號合金的化學成分    ％

 

表（biǎo）2—39 CD4MCu和20號（hào）合金室溫下的力學性能

 

    N型泵用材為：硬鎳l號、2號，適用於粗顆粒，有較好（hǎo）的抗磨蝕性；硬鎳4號對大顆粒、高應力抗衝擊磨（mó）蝕能力較強；Cr26、Cr28有（yǒu）較好的抗磨蝕、抗腐（fǔ）蝕能力；高碳15—2、低碳15-2屬Crl5M03的改良（liáng）品種，其抗磨蝕能力更強。

    (5)傳動方式

    雜質泵（bèng）的傳動方式有直聯(彈性聯軸器、液力偶合器)和（hé）間接傳動(V帶、減速機)，此

外還可通過變頻裝置及可控矽裝（zhuāng）置調速。其中彈性聯軸器和V帶傳動（dòng）拆裝方便，價格便宜，應優先考慮采用。

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