通過對(duì)QW型雙流道潛水排污泵葉輪失效原因進(jìn)行分析，得出潛水排污泵葉輪產(chǎn)生磨損的主要原因是因高速含固體顆粒的水流對(duì)過流部件的磨損破壞和汽蝕與磨損的聯(lián)合破壞的結(jié)果，根據(jù)分析結(jié)果提出相應(yīng)的解決方案。按此方案對(duì)該泵進(jìn)行綜合改造后，經(jīng)運(yùn)行半年后解體觀察，葉輪部分無明顯腐蝕，效果良好，達(dá)到預(yù)期效果。

引言

　　QW型潛水排污泵是一種泵與電機(jī)聯(lián)體，一起潛入液下工作的泵。與一般臥式或立式污水泵相比，潛水排污泵明顯具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。該泵由于潛人液下工作，因此可直接安裝于污水池內(nèi)，無需建造專門的泵房來安裝泵及電機(jī)，節(jié)省大量土地及基建費(fèi)用。

　　(2)安裝維修方便。小型的潛水排污泵可以自由安置，大型的排污泵一般都配有自動(dòng)耦合裝置可以進(jìn)行自動(dòng)安裝，安裝及維修相當(dāng)方便。

　　(3)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)。潛水排污泵由于泵和電機(jī)同軸，軸短，轉(zhuǎn)動(dòng)部件重量輕，因此軸承上承受的載荷(徑向)相對(duì)較小，壽命比一般泵要長(zhǎng)得多。

　　(4)振動(dòng)噪聲小，電機(jī)溫升低，對(duì)環(huán)境無污染。

　　正是由于上述優(yōu)點(diǎn)，潛水排污泵受到人們的青睞，使用的范圍也越來越廣，由原來單純地用來輸送清水到現(xiàn)在可以輸送各種生活污水、工業(yè)廢水、建筑工地排水、液狀飼料等。在市政工程、工業(yè)、醫(yī)院、建筑、飯店、水利建設(shè)等各行各業(yè)中起著重要作用。

1、葉輪和殼體材料及工況

　　某污水處理廠用的QW型雙流道潛水排污泵使用7~9個(gè)月時(shí)，泵的運(yùn)行效能明顯出現(xiàn)下降現(xiàn)象，經(jīng)過解體發(fā)現(xiàn)，葉輪損壞嚴(yán)重，而殼體部分整個(gè)表面腐蝕尚不嚴(yán)重。泵的設(shè)計(jì)參數(shù)：轉(zhuǎn)速1450r/min、流量200mVh、揚(yáng)程22m、功率22kW，葉輪和殼體的材料為HT 200，實(shí)測(cè)的化學(xué)成分列于表1。運(yùn)行工況時(shí)的工作介質(zhì)為生活污水，微帶酸性；含有固體顆粒。

表1 鑄鐵的化學(xué)成分(按質(zhì)量計(jì)，％)

2、腐蝕特征

2.1、葉輪腐蝕

　　潛水排污泵葉輪的腐蝕情況如圖1所示，運(yùn)行僅幾個(gè)月葉輪平均磨損深度已經(jīng)達(dá)到3-5mm，汽蝕坑深4-6mm，葉片磨短5mm以上，葉輪導(dǎo)流部分減薄嚴(yán)重，減薄量2-4mm，兩面均有魚鱗狀花紋和蜂窩狀花紋交互出現(xiàn)，正面花紋大而深，背面花紋小而淺，魚鱗狀花紋的方向指向水流的流動(dòng)方向。葉輪口環(huán)的徑向圓周面出現(xiàn)半圓形的沖刷坑。葉輪出水側(cè)葉片和隔板減薄嚴(yán)重，外緣呈參差不齊的刀刃狀。

2.2、殼體腐蝕

　　殼體內(nèi)側(cè)有沖擊磨損的環(huán)狀溝痕，壁厚原為8mm，沖蝕后減薄到6mm，損壞不是很嚴(yán)重，但在進(jìn)口處的沖擊磨損比較嚴(yán)重。在部分地方出現(xiàn)較深的溝狀條紋。殼體腐蝕如圖2所示。

3、葉輪失效原因分析

　　從宏觀上分析，葉輪失效的直接原因是葉片的嚴(yán)重減薄，通過對(duì)葉輪的工況及損壞情況分析可見，引起葉片減薄的原因，是由于出現(xiàn)了嚴(yán)重的磨損和腐蝕而造成的，即高流速污水中固體顆粒的磨削作用加速了材料表面的腐蝕，從圖1可以看出，葉輪存在明顯的磨削區(qū)、沖擊區(qū)和汽蝕區(qū)。由于葉輪不同部位的流速與流動(dòng)狀態(tài)不同，因此介質(zhì)對(duì)葉輪的機(jī)械作用力大小與方向也不周，導(dǎo)致表面出現(xiàn)不均勻的磨損腐蝕形態(tài)。在此主要表現(xiàn)為磨蝕和汽蝕兩種形式。

圖1 葉輪磨蝕破壞實(shí)況圖2 泵體磨蝕破壞實(shí)況

3.1、固體顆粒對(duì)磨蝕的影響

　　污水中的固體顆粒是加速潛水排污泵過流部件磨蝕的主要原因，通過水流相對(duì)速度和汽蝕作用產(chǎn)生磨蝕破壞。在高速含固體顆粒水流中具有一定動(dòng)能的硬質(zhì)沙粒對(duì)過流部件表面反復(fù)沖擊和切削形成磨損，固體顆粒對(duì)過流部件的磨損量可用下式進(jìn)行估算

　　由上式可知，固體顆粒對(duì)過流部件的磨損主要是通過水流相對(duì)速度的作用而產(chǎn)生破壞。固體顆粒增加汽蝕發(fā)生率，降低抗汽蝕能力。首先含固體顆粒的物化特性和流動(dòng)性與清水有很大的差別，含固體顆粒水流的粘性降低，抗斷裂性差，增加了空泡產(chǎn)生概率。其次，固體顆粒中會(huì)夾帶氣泡植入水中增加水中汽核，使汽蝕發(fā)生概率上升。另外，固體顆粒與水的質(zhì)量、慣性力有明顯的差異，固體顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡偏離水流流線使流場(chǎng)發(fā)生畸變，由于繞流阻力和慣性力引起固體顆粒的附加速度，水流回流發(fā)生旋渦，引起局部壓力降低，加重了汽蝕發(fā)生的概率。汽蝕坑會(huì)嚴(yán)重破壞過流部件表面的光滑度，使固體顆粒磨損加重。