離心泵作為一種通用機械,在航天航空、石油化工以及農業排灌等眾多領域都有著廣泛的應用,對於各種生產裝置的正常運行起著至關重要的作用。由於懸浮顆粒物的磨蝕造成離心泵失效廣泛存在於各種工程實踐中,Roco M C 分析顆粒的運動規律後得出過流部件的磨損原因為顆粒的直接衝擊、紊亂衝擊和滑動摩擦。
趙以奎通過數值模擬分析得出隨著顆粒直徑的不斷增大,固體顆粒呈現向葉輪工作麵偏移的趨勢,由此造成葉輪工作麵的切削磨損;固相體積濃度的增加對顆粒在葉輪流道內的分布略有影響;葉輪的磨損主要發生在葉輪進口處和葉輪的出口段。
劉娟通過高速影像技術研究得出大質量的顆粒的運動軌跡包角大,軌跡偏向葉片工作麵,對葉片工作麵的撞擊幾率大,撞擊的區域集中在葉片頭部和工作麵的中前部;小質量顆粒的運動軌跡向葉片工作麵方向的偏轉較小,與葉片工作麵的撞擊幾率較小,且撞擊區域集中在葉片的頭部和出水邊。
楊敏官通過試驗發現葉輪流道中間軸截麵上,在葉輪進口處多為小粒徑顆粒,分布較均勻;沿徑向,逐漸有大粒徑顆粒,且大部分位於壓力麵及附近,吸力麵及其附近區域多為小粒徑顆粒,至出口處大粒徑顆粒分布趨於均勻。由此可見,輸送含有微量懸浮顆粒液體時的磨損破壞不容小視,在前期離心泵選型過程中就應考慮該因素,以確定合適的泵型。
失效案例分析
案例背景
下圖為某15 萬t 精製鹽水項目供貨一批鈦材離心泵,其裝置中膜過濾循環泵工藝參數具體如表1 所示,前期初步選型為單級閉式葉輪型離心泵,采用常規背靠背式雙端麵非集裝式機械密封,其結構剖麵圖如圖1 所示。
該泵在現場運行約4 個月後,現場性能無法滿足,對泵進行解體,拆檢後發現泵體、葉輪以及泵蓋有不同程度的磨損。泵體磨損部位主要為與葉輪口環配合處,形成約5mm深的凹形槽,葉輪與泵體形成的前泵腔處也產生輕微磨損,如圖2 所示;葉輪葉片進口基本完好,葉片出口工作麵有輕微磨損,如圖3 所示,葉輪口環處磨損嚴重,形成約為2mm 深的凹形槽,如圖4 所示;泵蓋與葉輪形成的空腔內有明顯衝刷痕跡,如圖5 所示;機械密封及軸套磨損,腔體內堆積大量結晶物,彈簧元件被結晶物卡死致使機封失效。