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MD系列煤矿用耐磨多级离心泵

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成果主要完成人

路春谦、吴胜华、韩 勇、刘 鹏、宋莉花、刘晓光、黄 鑫、王绍昌

项目概况

当前,煤矿和其它采矿井下排水设备仍采用节段式多级泵。因所排料中含一定的固体颗粒,浓度较大,浆液比重可达1.1以上,传统的多级泵虽然已是成熟的产品,但由于结构和材料的限制,使用寿命较短,已经不能满足用户的使用要求。目前,市场上需要结构更合理、寿命更长的多级泵来取代传统的多级泵,用于“井下排水、远距离输送”等作业工况。石家庄工业泵厂有限公司研发的MD系列耐磨多级泵,从结构、水力、材料等方面逐一研究,专门为适用于含固浆体或较大比重溶液远距离输送的工况而设计,和传统节段式多级泵相比,在运行可靠性和使用寿命方面有显著提高。 叶轮设计时采用扭曲叶片,为保证过流面积,流道适当加宽;结构上在保证性能参数的同时,要求转子部件的尺寸尽量紧凑;部分首级叶轮按双吸叶轮设计,确保汽蚀性能良好。在总结经验教训的基础上,合理优化新产品结构,叶轮采用背对背、对称布置的结构来实现轴向力的自平衡,采用合理的公差配合来保证转子部件上的零件安装和拆卸方便,通过控制动、静环之间的间隙,保证运行可靠;过流件选用企业自主研发的“高铬合金”,硬度可达HRC58-62,大大提高了产品的耐磨性。该系列耐磨多级泵现场运行稳定,使用寿命长,完全满足用户要求。该成果具有以下特点: (1)设计合理,高效区宽,叶轮叶片为空间扭曲和圆柱相结合的形状,叶片的进口选用正冲角,增大叶片进口过流面积,降低叶片进口的排挤,减小湿周长度,这就降低了水流在叶片入口处的阻力和冲击损失;部分首级叶轮按双吸设计,保证泵有良好的汽蚀性能。(2)为了平衡轴向力,保证泵运行的可靠性和使用寿命,在结构设计上没有采用传统的平衡盘结构,而是采用了叶轮背对背对称布置的结构。这种新结构将节段式多级泵分为低压侧和高压侧,两侧布置的叶轮数量相等;如有特殊情况,高压侧可多布置一个叶轮;中间通过节流套与轴套的间隙密封减小从高压区到低压区的级间泄漏。由于叶轮的对称布置,每个叶轮上产生的轴向力基本被平衡了,只有较小残余轴向力作用到一端的推力轴承上,通过计算,选择合适的推力轴承即能保证其使用寿命。(3)过流部件选用高抗磨材料,提高了过流件及整机的寿命。根据不同的介质特性可选用高抗磨高铬合金或抗磨耐腐高铬合金来制作过流部件。当输送含杂质和颗粒物料(允许通过粒径8~30mm,浆液密度不大于1200kg/m3)时,大大提高了的整机寿命。过流部件都属薄壁零件,根据新材料的特性,为保证成品率,制定了最适合生产的制造工艺。(4)传统节段式多级泵基本上是不可维修的。因为叶轮与轴之间没有密封结构设计,在使用过程中,轴会接触浆液产生锈蚀现象,当叶轮等轴上的零件需要更换时,根本拆不下来,所以这种泵在大多数情况下都成了一次性用品,使用户的成本大大提高。企业开发的MD系列耐磨多级泵,在轴上和其它零件之间做了密封设计,使泵轴在运行过程中不接触浆液,轴上的零件如需更换,拆装比较简单、方便,从而大大的提高了整机的运行寿命,降低了用户的运行成本。