离心式渣浆泵磨损机理及有限元仿真分析

• 作 者: 李文君
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 离心式渣浆泵 磨损机理 水力设计 有限元仿真

渣浆泵是指用来输送含固体颗粒的固液两相混合物的泵,其输送的液体介质中含有大量的酸性介质和硬质颗粒,因此渣浆泵的过流部件常受到强烈的冲刷腐蚀,尤其是其心脏部件叶轮,磨损速度比其它部位更为严重。论文对渣浆泵关键部件叶轮磨损后的形貌特征和主要磨损破坏部位进行了分析,结合渣浆泵的磨损机理,从流体中固体颗粒的性质、固液两相流的运动特性、叶轮材质等方面对渣浆泵的磨损影响及影响规律进行了研究。指出当渣浆泵输送颗粒粒径较小或密度较小的两相流体时,叶片出口处磨损较严重;当渣浆泵输送颗粒粒径较大或密度较大的两相流体时,叶片进口磨损较严重。同时渣浆泵的磨损机理和速度指数关系密切,而速度指数又与固体颗粒对叶轮的冲击角度和叶轮所使用的材料有关。介绍了渣浆泵过流部件常用材料及其优缺点,指出了渣浆泵过流部件耐磨材料的选用原则,为渣浆泵过流部件材料选择提供依据。水力设计是提高渣浆泵性能和使用寿命的一种设计方法,合理的水力设计能显著提高渣浆泵的耐磨性。论文介绍了叶轮水力设计的方法,根据渣浆泵中固相密度与叶轮磨损的关系,指出在进行水力设计时,可使叶片的形状与两相流速度方向基本符合,并可加厚相应的磨损部位。利用现有的叶轮水力设计方法,根据经验系数计算法合理地确定了叶轮的主要几何参数,为叶轮的设计提供依据。论文对改进后的渣浆泵叶轮空转时和工作时的应力进行有限元分析,确定了叶轮应力、应变大小和分布状况,建立了叶轮工作时的流——固耦合有限元方程,对叶片的模态耦合进行分析,为叶轮的设计提供了理论依据。