CAST池回流污泥泵断轴原因分析与解决措施

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1、ＣＡＳＴ池回流污泥泵断轴原因分析与解决措施杨健１１２２３１奚圣美刘一泓陈科奚玉琴陈明（１江苏大丰市自来水公司，大丰２２４１００；２南京大学大丰饮用水安全技术研究中心，大丰２２４１００；３大丰市审计局，大丰２２４１００）摘要某ＣＡＳＴ池内两台回流污泥泵在运行中先后发生断轴故障，分析认为旋流沉砂池长期失效，使ＣＡＳＴ池内污水含砂量过高，导致叶轮磨损失衡；砂粒在高速运转中以不同角度冲击泵轴，使其表面受微切削，过早失去应有的强度；回流污泥泵实际流量大于额定流量，导致泵轴承受单一方向的径向力，造成泵轴长期处在弯曲交变应力之中；泵轴的轴

2、肩未加工成圆弧角进行过渡处理，轴肩处应力集中等因素造成泵轴断裂。经采取措施运行一年后，拆检泵轴叶轮完好，泵内腔口环处无摩擦痕迹，达到了预期效果。关键词回流污泥泵断轴轴肩含砂量原因分析解决措施０概述ＱＷ型系列潜水排污泵由于具有结构简单紧凑，机电一体化，能潜入水下工作，安装维护方便等优点，在城镇污水处理厂处理工艺各工序中得到广泛应用。如大丰市城北污水处理厂ＣＡＳＴ池内的回流污泥泵、剩余污泥泵，取水泵房的中间提升泵，尾水泵房的尾水排放泵，城区各级污水提升泵站等，均选用ＱＷ型系列潜水排污水泵，然而该泵长期在污水中工作、运行环境恶劣，

3、各工序对泵的要求不一，因此在选用时应根据自身工作特点正确选择，特别是流量、扬程及安装方式等。该厂ＣＡＳＴ池的两台回流污泥泵运行刚满一年，先后发生断轴事故，经拆检后发现断轴部位均发生在机械密封与叶轮之间的轴肩处。为找出断轴现象的根源，消除故障隐患，由水泵供应商与污水处理厂相关技术人员共同进行现场调查，做金相组织分析，对各种原因进行分析总结，并据此落实解决措施。１回流污泥泵结构简介回流污泥泵主要由泵体、电机、叶轮、泵轴、机械密封、定子、转子、轴承、密封环等组成。结构示意如图１所示。回流污泥泵主要设计参数：流量Ｑ＝２００ｍ３／ｈ，

4、扬１电缆２电缆密封件３动力电缆接线柱４过热保护元件程Ｈ＝１５ｍ，功率Ｐ＝１１ｋＷ，转速ｎ＝１４５０ｒ／ｍｉｎ。５冷却水回水管６下漏水探头７螺塞及注油口８油室２泵轴断裂原因分析９泵盖１０泵体１１叶轮１２密封环１３机械密封１４浮子开关１５轴承１６冷却水进水管１７电机１８冷却套筒断轴发生的部位在机械密封与叶轮之间的轴肩１９信号电缆接线板２０上漏水探头２１提升装置处，从断裂面看，断口平齐，似刀断，从而可判断为泵图１回流污泥泵结构示意给水排水Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．４２０１２９７轴受径向应力过大或受到弯曲交变应力荷载，原因可续弯曲，再加上高

5、速旋转导致轴上产生弯曲交变应能是：①泵轴受到径向应力改变，原设计介质为污水，力，叶轮与泵体磨损加剧，最终造成泵轴断裂。而实际含大量泥砂，长期严重超负荷；②由于实际流２．３轴肩处圆弧角对泵轴的影响量大于额定流量，叶轮上受较大的径向应力，造成泵在泵轴设计时，除应合理布置与设计轴上零件轴受到较大的弯曲交变应力；③泵轴本身的材料可能以改善轴的受力状况外，还必须从结构和工艺角度存在先天性的缺陷；④材料机械加工存在缺陷。考虑提高轴的抗疲劳强度，多数轴是在应变力条回流污泥泵泵轴采用的材料为３Ｃｒ１３马氏体不件下工作，其疲劳损伤多始发于应力

6、集中部位，锈钢，经对断裂的泵轴进行化学分析，泵轴材料完全通常情况下应力集中发生在轴肩处，但在实际机符合ＧＢ１２２０—９２标准规定的标准值。对泵的整械加工过程中，由于轴肩处的圆弧不易加工，必体设计进行理论上重新校核，原整体设计完全合理。须专门磨一把加工圆弧角的刀具，而操作工人往因此应着重从叶轮上的径向受力、材料加工和使用往为追求产量，因此对圆弧角用切割刀具一带而环境等方面进行分析。过。经对泵轴断裂部位观察发现，该处的轴肩处２．１含砂量过高对泵轴的影响几乎没有采用圆弧过渡角，而是直角，从而造成雨污合流污水中含有大量泥砂颗粒，而去

7、除污轴的剖面形状急剧变化，产生应力集中，这是泵轴水中的无机砂粒是污水处理工艺中一道很重要的环断裂的另一个主要原因。节，它可以减少砂粒对污水处理装置中的水泵、管２．４材料疲劳过度对泵轴的影响道、阀门等的磨损和破坏。由于ＣＡＳＴ池的上道工泵轴材料疲劳问题长期以来受到人们的关注，序旋流沉砂池的长期不出砂，导致污水中含砂量大原因之一就是水泵的零件或构件的破坏８０％以上大超过规定值，污水中的固体砂粒是加速回流污泥是由于疲劳引起的。疲劳是由于应力不断变化从而泵过流部件磨蚀的主要原因：水流中的石英砂粒对引起材料被逐渐破坏的现象。美国材料试

8、验协会泵轴表面反复冲击和微切削形成磨蚀，致泵轴表面（ＡＳＴＭ）将疲劳定义为材料某一点或某一些点在承强度降低，使泵轴表面显微裂纹和麻坑逐渐增多增受交变应力和应变条件下，使材料发生局部永久性大，当显微裂纹沿晶扩展，最终发展成沿晶分布的疲的逐步发展的结构性变化过程。金属材料在足够的劳裂纹。再经长