引黄工程中水泵磨蚀防护措施发展现状综述.doc

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1、引黄工程中水泵磨蚀防护措施发展现状综述［摘要］引黄工程中由于黄河水泥沙含量大，由此产生水泵磨蚀问题,严重影响取水工程。文章对现有水泵抗磨蚀措施及技术进行了分析，并针对引黄工程屮常用离心泵的磨蚀问题，提出改进措施。［关键词］引黄工程；水泵；抗磨蚀1IJ1J§引黄工程中水泵面临着严重的蘑损和气蚀问题。若不能解决水泵的蘑蚀问题，就难以保证泵站长期高效运行。国内许多学者对于水泵抗磨蚀问题进行研究［1-4］o20世纪80年代，黄河水利科学院研究开发并成功推广应用环氧金刚砂涂护抗磨技术［5］,90年代环氧金刚砂涂料研究有了进一步的研究与改进，复合树脂金刚砂抗磨涂料问

2、世［6］。为实现抗磨蚀、延长机件使用寿命的目的，还有很多其他技术也有使用，如改性聚氨酯抗蘑蚀材料、改性超高分了量聚乙烯涂层及复合尼龙抗磨蚀涂层、超音速火焰喷涂防护技术［7］。笔者通过分析常用水泵抗磨蚀技术的应用情况及存在的问题，对水泵磨蚀防护提出建议。2水泵磨蚀问题分析水泵磨蚀的主耍原因有以下儿点：泵站扬程较高，泥沙磨损，水泵易损件（叶轮、密封坏）设计和制造存在的不足以及泵站设计、运行存在较多的问题等。水泵的磨蚀由以上几种因素综合作用造成，其中最主要因素是扬程和泥沙。黄河泥沙中成分比较坚硬，而制造水轮机叶片的金属硬度远小于沙粒硬度。在扬程较高的前提下，泥

3、沙蘑损伴生气蚀，气蚀乂加剧磨损，从而引发严重的磨蚀问题［8］。常见磨蚀部位有叶轮与泵壳，叶轮与密封环间隙等。3常见水泵抗磨蚀防护措施3.1合理的结构设计及母体材料选择通过分析水轮机磨蚀的机理我们可知，泥沙磨蚀的强度与流速高、脱流、旋涡有很大联系。不合理水轮机流道设计很大程度上加重磨蚀的形成［9］。抗磨蚀材料从总体上讲应具备结构致密、韧性强、质量均一、结晶颗粒细、拉力强、硬度高、疲劳极限高的综合性能，同时材料应该具备可加工性和可焊性［10］。总之，合理的结构设计及母体材料选择是防护水轮机磨蚀重要因索，可以从根本上提升水轮机的抗磨蚀性能和使用寿命。例如：在结

4、构设计上，在轴套上增加一个防磨损套，使防磨损套与泵体之间保持相对静止；在叶轮上增加耐磨口环，减少更换整个叶轮，从而达到更高的性价比。在材料选择方面上，泵体材质采用优质ZG310-570铸钢件，叶轮材质采用ZG0Crl3Ni4Mo,耐磨口环采用ZG0Crl7Ni4Cu4Nb,轴采用2Crl3或ZG2CC3等，都具有较好的强度和硬度，以及优良的抗磨蚀性能［11］。3.2常见抗磨蚀涂层防护措施3.2.1合金粉末喷焊或喷涂热喷焊合金粉末是通过一定的方法将合金粉末熔融在母体表层内的一种工艺，抗磨蚀效果明显，而口价格较低、方法简单、结合力强、适合于现场加工、便于推广

5、的优点，具有极大的经济效益和社会效益［12］。同时该工艺也存在着不足之处，如在喷涂过程中会产生高温，而高温则很容易造成叶片变形。因此，在该工艺过程中，一定要要严格控制变形，否则会严重影响流态和机组效率。与此同时，喷涂合金粉末是一种物理结合，缺点是与本体附着力差，防护效果较差［10］o喷焊较适用于小型水力机械抗磨蚀的防护，当应用于大中尺寸薄工件时，会造成工件变形和厚大工件的喷焊层龟裂、脱落和喷焊工艺等问题［13］。3.2.2超高音速喷涂超高音速喷涂［14］是将高速碳化钩粒子(WC)冲击水力机械表面并镶嵌到母体中，从而得到底层与母体超高的结合强度，硬质点嵌入

6、过流部件本体表面的强度较高，表面整体性和型线较好。高速火焰喷涂技术［15］(HVOF)是超高音速喷涂的一种，很适合对水泵叶轮进行抗磨蚀处理。但该技术在抗空蚀性能方面仍有不足：当涂层破坏，母材则很快被磨蚀，出现较深的孔洞［16］。HVOF-WC喷涂技术复杂，70%的碳化鸽含量有利于提升水泵抗蘑蚀能力，但是成木却很高［17］。日前仅限于在大机组及磨蚀涂层试验机组进行。3.2.3金属焊条堆焊金属焊条堆焊设备简单、技术成熟，冃前仍是最普遍的抗磨损修复方法，常用于国内一些中小型水电站中。我国用于水机磨蚀堆焊的焊条主要有［18］：高銘铸铁型、Cr-Ni奥氏体不锈钢型

7、和低碳马氏体不锈钢型等。但是对于水力机械过流部件浆体，金属焊条堆焊并不是完全适用。如焊条堆焊冲淡率大，焊层厚且不均匀，基体材料的可焊性要求高等［19］。3.2.4非金属涂层水泵在非金属材料方面［20］,先后使用环氧金刚砂浆、聚氨酯橡胶（徳国）、热喷涂尼龙、高分子聚乙烯筹材料，多用于水机活动导叶、转轮室、叶片止面、头部等区。目前，国内材料主要有环氧聚合物、复合尼龙和聚氨酯系列；国外主耍是环氧和聚氨酯系列。环氧聚合物开始阶段有比较严重的脱落现象，耐空蚀性能也较差，对屮等空蚀的保护其仍存在不足［21］。改性环氧树脂黏结力强、操作简单、抗磨蚀性能好、价格便宜的优

8、点［22］。但不适用于水泵泵轴与轴套、叶轮与口环之间的摩擦面的涂护［23］o3.