輸送含固體（tǐ）顆粒液體用泵

    離心式雜質泵的類型很多，應根據含（hán）固體（tǐ）顆（kē）粒液體的性質選擇不同類（lèi）型的泵。

    應用我國學者蔡保元先生提出的兩相流速度（dù）場來設計葉輪和流道，可以減少固液相之間的相對運動，減少固體對流道的撞擊磨損，從而使泵的效率提高（gāo），使用壽命延長，運轉平穩可靠。我國某泵廠製造的150MD離心式泥漿泵經機械工業部鑒定可（kě）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，由於（yú）液體中含有一定量的固體顆（kē）粒，就形成了（le）兩相流。懸浮在液體中的（de）固體顆粒，既不能像液體那樣吸收，貯存或傳遞能量，又不能將（jiāng）其動能（néng）傳遞給液體。使得泵揚程較輸送清水時低，所以設計時，應根據不（bú）同的固（gù）體含量、粒徑、密度等進行適當的修正。需要說明的是：對於顆（kē）粒很小，固體物所有粒徑均小於100>m，重量濃度（dù）c。≤30％，體積濃度c，≤15％的“非沉降類"的均質漿體，隻要已知其動力粘度（dù），就可以用標（biāo）準的粘性修正（zhèng）程序（xù）進行修正。在輸送（sòng）沉（chén）降類漿體時，其特點是：

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

                    HR=ER=H_m/H=ηm/η

     式中HR、ER——分（fèn）別為（wéi）揚程比和（hé）效率比；

            Hm、H——分別為漿體揚程（chéng），漿體柱(m)和清水揚程（chéng），mHz0；

            ηm、η——分別為（wéi）泵送漿體和清水（shuǐ）時的效率。

  ②佳效率點不變（biàn）。

  ③揚程與效率比與流量無關。

  根據漿體的重量濃度cw、固體顆粒相對密（mì）度p，中值（zhí）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（dé）出：HR=1-0.000385(ρ-1)(1+4/ρ)CWln(d50/0.0227)式中中值粒徑（jìng）(d。。)是指（zhǐ）試樣篩分時累積重（chóng）量（liàng）為50％的顆粒粒徑(mm)，它保（bǎo）證比該粒徑大的顆粒和小於該粒徑的顆粒的重量份額（é）相同。

    已知HR和H。，就可用式(2—48)計算泵的清水揚程。通常在選泵時還要考慮一定的（de）裕量（liàng），一般該（gāi）裕量取額定揚程的10%。   

    二（èr）、雜質泵的結（jié）構   

    雜質泵是用於輸送含有固體顆粒的液體，要求泵（bèng）的過流部件耐磨蝕、為防止固相結晶堵塞，葉（yè）輪的葉片數（shù）較（jiào）少，通（tōng）常在2-8片之間(參見圖2-82圖（tú）2—85)。泵體常采（cǎi）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，軸封處采用清液作為封液，並要求軸（zhóu）封結（jié）構（gòu）可靠。泵的轉速一般不高（gāo），通常為1000-1500r／min。相應地，泵的效率也較（jiào）低。

    (1)葉輪和泵體（tǐ）設計（jì）    

    一般雜（zá）質泵（bèng）的葉輪用平行蓋板，漿體進入（rù）葉輪後，在出口（kǒu）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（shòu）命短的（de）主要原因。沃曼泵設計的葉輪在出口處形成凹形（xíng）(參見圖2-87、圖2-88)，使葉輪兩側前後蓋板處的速度大於中間速度，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（shǐ）兩側的濃度降低，從而減輕了泵體流道（dào）和兩側壁（bì）的磨損。  

    (2)液下泵

    液下泵的特點是占地（dì）小，無（wú）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（jiè）質含固體顆粒時，會產生磨蝕，使軸承的間隙加大引起振動，所以僅適用於輸送清液的場合。當輸送含固體顆粒液（yè）體時，會降低使用時間。合理的結構（gòu）是在泵底板上（shàng），采用兩個軸承支（zhī）撐，取（qǔ）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)。由於葉輪磨蝕不（bú）均勻，轉子不平衡（héng）度增加，通常在設計軸時（shí），其強度和剛度都要（yào）取得較富裕些，將軸（zhóu）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（sù），懸（xuán）臂泵軸一般不（bú）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（zhì）泵主要有（yǒu）填料密封、副葉輪密封和機械密封等軸（zhóu）封型式（shì）。副葉輪密封的大（dà）優點是運行可（kě）靠，但在設計中（zhōng）要求副葉輪的進口壓（yā）力控製在一（yī）定範圍內，沃曼泵（bèng）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（yòng）副葉輪將（jiāng）增加功率消（xiāo）耗，一般為額（é）定功率的5％左右。副（fù）葉輪（lún）必須與停車密封配合使用（yòng），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（shū）送含（hán）固體顆粒液體時，必須加軸封水（shuǐ）衝洗。一般軸封水壓等於泵出口壓力加35kPa。

    機械密（mì）封雖是一種廣泛應用的密封形式，但在防止固體（tǐ）顆（kē）粒進入摩擦副及摩擦副材質的選擇等方麵，有些問題（tí）一時（shí）難以解決。在大多數應用（yòng）場合，效果也（yě）不理想。

    圖2-92為從國外引進的磷酸裝置（zhì）用泵（bèng）的軸封，采用（yòng）副葉輪密封加離心塊停車密封，運轉時由於葉輪背葉片、副葉輪均在旋轉，液體在離心力作用下（xià）形成液（yè）環，在副葉輪輪轂處產生負壓，使液（yè）體（tǐ）不會外泄。與此（cǐ）同時，離心塊8在離心（xīn）力作用下像傘一樣（yàng）打開，推動執行器4使之產生軸向位移。使密封環6與靜環座5脫開，靜密（mì）封不起作（zuò）用，但彈簧3被壓縮。當泵停車時(見圖2-93)，離心塊複位，執行器4、密封環6與靜環（huán）座5在彈簧力作用下緊密接觸，使靜密封（fēng）處閉（bì）合封住液體，使液體不外漏。這套密封裝置雖然要（yào）消耗功率，使泵效率下降1％"-2％，但它（tā）允許采用較大的密封間隙，在密封含有固體顆粒的介（jiè）質時，能（néng）做到無泄漏（lòu），使用時間長，密封可靠。

    (4)材料

    雜質泵過流部件可選用的材料較多，應（yīng）根據輸（shū）送漿體的（de）物（wù）理性質(顆粒組成（chéng）、粒徑、形狀、硬度、濃度等)和化學性質（zhì）(酸、堿、油)而定。研究表明：金屬的磨損與固體顆粒(磨粒)的（de）速度成正比；金屬的磨損率隨磨粒尺寸的增加（jiā）而增加，即磨粒愈細，則磨蝕性愈小。金屬

的磨損率還隨著磨粒硬度和濃度的增加（jiā）而（ér）增大。

    耐磨蝕泵的金屬材料有：硬鎳（niè）l#，硬鎳4#，鉻27耐磨鑄鐵及（jí）Cr15M03。襯膠泵有（yǒu）大速度的限製，超過此速度，磨粒就要切割橡膠，主要適用於無尖銳棱角的細（xì）微（wēi）粒。橡膠有（yǒu）良好的耐磨蝕（shí）、耐腐蝕性能，常用（yòng）的有天然橡膠和氯丁橡膠（jiāo）等。

  對於強腐蝕性漿液，還可（kě）選用其（qí）它不鏽（xiù）鋼，如304、316和20號合（hé）金等，需與泵廠協（xié）商

解決。

 

    表2—38 CD4MCu和20號合（hé）金（jīn）的化學成分    ％

 

表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（yú）粗顆粒，有較好的抗磨蝕性；硬鎳（niè）4號對大顆（kē）粒、高應力抗衝擊（jī）磨蝕能（néng）力（lì）較強；Cr26、Cr28有較好（hǎo）的抗磨（mó）蝕、抗腐蝕能力；高（gāo）碳15—2、低碳15-2屬Crl5M03的改良品種，其抗磨蝕能力更強。

    (5)傳（chuán）動（dòng）方式

    雜質泵的傳動方式有直聯(彈性聯軸器、液（yè）力偶合（hé）器)和間接傳動(V帶、減速機)，此

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

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