渣浆泵作为固体物料水力输送的动力源,广泛应用在冶金、采矿、水利和轻工等部门。由于输送的介质为固液混合物,其所面临的问题也是比较突出的,诸如效率较低,磨蚀严重等。叶轮是固液两相流离心泵内磨损最严重的零件,而叶轮出口处又是叶轮中磨损最严重位置之一,磨损后的出口端部极薄,呈锯齿状。叶片工作面与后盖板相交的棱角处有很深的条形沟纹。叶片非工作面上有凹凸不平的麻坑,但相对工作面磨痕较浅。叶片人口附近有带形凹坑,个别凹坑很深甚至使后盖板洞穿而导致叶轮失效。叶轮前后盖板内表面有颗粒滑痕,除靠近叶片工作面位置外,磨损较轻;外表面光滑、有均匀磨损痕迹。
近十几年来,国内外多名学者投入了大量精力进行离心泵叶轮磨损的研究,但他们基本上都是通过固体颗粒在叶轮中运动轨迹的分析和用数值分析的方法来研究叶轮的磨损。实际上,不管渣浆浓度的高低,离心泵叶轮内的流场对颗粒分布和轨迹具有决定性意义。
探求渣浆颗粒在离心叶轮内部的运动和分布规律,是泵内固液两相流动研究和渣浆泵叶轮设计理论研究的基础。研究两相流动的运动轨迹、运动规律、固相浓度的分布、液相压力的分布,对渣浆泵叶轮的合理设计,提高效率,减轻磨蚀有着关键的指导意义。近些年来,随着计算机技术的不断发展,计算流体力学(CFD)正在越来越多地被用来进行泵内部流场的数值分析。其中,对于湍流二相流的研究一直是工程中的重要研究课题。近些年来也提出了很多多相流模型,推动了多相流的快速发展。
笔者通过商业软件FLUENT的使用,希望能够通过FLUENT所具有的多相流模型来尝试比较精确地模拟渣浆泵中的固液两相流的流动规律,以便能够比较精确地获得渣浆泵叶轮内部固体颗粒相的浓度分布。因为在渣浆泵的叶轮磨损中,除了汽蚀所造成的影响,固体颗粒对渣浆泵叶轮的磨损是造成泵的水力效率低下,使用寿命较短的主要原因。因而,如果能够通过数值模拟的方法获得比较精确的浓度分布,就可以大致了解叶轮磨损的主要区域,以便在今后的叶轮设计中加以改进。
对于固液两相流动的数值模拟,目前通常采用两种方法,即Euler和Lagrange方法。第一类是把颗粒看成是拟流体,认为颗粒与流体是共同存在且相互渗透的连续介质,两相同在Euler坐标下处理,即为连续流体模型。第二类方法是把流体当作连续介质,把颗粒当作是离散体系,在Euler坐标下考察流体相运动,在Lagrange坐标下研究颗粒群的运动,即为颗粒轨道模型。笔者通过采用近些年来发展起来的以颗粒碰撞理论为基础的颗粒动力学双流体模型,来对于颗粒浓度较高的渣浆泵的叶轮内部流动进行数值模拟,以期研究其内部的流动规律。
管道泵的基本结构由叶轮、泵体、泵轴、轴承、密封圈、填料箱六部分组成。
1、叶轮是离心泵的核心部件,它高速、大输出,叶轮叶片在叶轮装配前起主要作用,通过静平衡试验。叶轮内外表面必须平滑,以减少水流的摩擦损失。
2,泵体,又称泵壳,是泵的主体。本实用新型具有支撑固定功能,并与安装轴承的支架相连接。
3、泵轴的作用是利用联轴器与电机相连,电机向叶轮传递距离,所以它是机械能传递的主要部件。
4、轴承是设置在泵轴上支承泵轴的部件,有滚动轴承和滑动轴承两种。滚动轴承使用黄油作为润滑剂,加油应适当,一般2/3~3/4的体积过大,会发热,过少,有杂音和发热!普通轴承由透明油作润滑剂,加油至油位。过多的油会沿泵轴泄漏,漂移过低,轴承过热,烧毁,造成事故!在泵的运行过程中,轴承温度最高在85度,一般运行在60度左右,如果较高,就会发现原因(是否有杂质,是否油是黑色的,是否进水)和及时处理。
5、密封圈,又叫泄压环。叶轮与泵壳之间的间隙将使泵在高压区内的水流通过间隙区,降低水泵的效率,降低水泵的影响!间隙太小,会引起叶轮和泵壳的摩擦、磨损。为了增加回流阻力减少内漏,对叶轮和泵壳的延迟使用寿命,在泵壳和叶轮密封环的密封间隙处的援助,应该是0.25 ~ 1.10mm之间。
6、填料函主要由填料、水封环、填料函、填料压盖和水封管组成。填料函的作用主要是关闭泵壳与泵轴之间的间隙。泵内的水不允许外流,外界的空气不允许进入泵内。始终保持真空泵!当泵轴与填料摩擦生热时,必须依靠水封控制水进入水环,使填料冷却!保持泵的正常运行。因此,在水泵运行检查过程中,填料箱的检查是要特别注意的!在大约600小时的运行中,有必要更换包装。