通過對QW型雙流道潛水排污泵葉輪失效原因進行分析，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)果提出相應的解決方案。按此方案對該泵進行綜合改造后，經(jīng)運行半年后解體觀察，葉輪部分無明顯腐蝕，效果良好，達到預期效果。

引言

　　QW型潛水排污泵是一種泵與電機聯(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：

　　(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，節(jié)省大量土地及基建費用。

　　(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耦合裝置可以進行自動安裝，安裝及維修相當方便。

　　(3)連續(xù)運轉(zhuǎn)時間長。潛水排污泵由于泵和電機同軸，軸短，轉(zhuǎn)動部件重量輕，因此軸承上承受的載荷(徑向)相對較小，壽命比一般泵要長得多。

　　(4)振動噪聲小，電機溫升低，對環(huán)境無污染。

　　正是由于上述優(yōu)點，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個月時，泵的運行效能明顯出現(xiàn)下降現(xiàn)象，經(jīng)過解體發(fā)現(xiàn)，葉輪損壞嚴重，而殼體部分整個表面腐蝕尚不嚴重。泵的設計參數(shù)：轉(zhuǎn)速1450r/min、流量200mVh、揚程22m、功率22kW，葉輪和殼體的材料為HT 200，實測的化學成分列于表1。運行工況時的工作介質(zhì)為生活污水，微帶酸性；含有固體顆粒。

表1 鑄鐵的化學成分(按質(zhì)量計，％)

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，運行僅幾個月葉輪平均磨損深度已經(jīng)達到3-5mm，汽蝕坑深4-6mm，葉片磨短5mm以上，葉輪導流部分減薄嚴重，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，損壞不是很嚴重，但在進口處的沖擊磨損比較嚴重。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重減薄，通過對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狀態(tài)不同，因此介質(zhì)對葉輪的機械作用力大小與方向也不周，導致表面出現(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 葉輪磨蝕破壞實況圖2 泵體磨蝕破壞實況

3.1、固體顆粒對磨蝕的影響

　　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能的硬質(zhì)沙粒對過流部件表面反復沖擊和切削形成磨損，固體顆粒對過流部件的磨損量可用下式進行估算

　　由上式可知，固體顆粒對過流部件的磨損主要是通過水流相對速度的作用而產(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，固體顆粒的運動軌跡偏離水流流線使流場發(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。汽蝕坑會嚴重破壞過流部件表面的光滑度，使固體顆粒磨損加重。