水泵磨蚀修补技术综合评价分析

吕佳奇

【摘 要】据估计，在已经运行的大中型泵站中，水泵叶片经常会遭受不同程度的泥沙损害，每年因水泵过流部件磨损破坏而停运或检修引起的电能损失巨大，严重影响水电厂的发电量及经济效益。因此，相关研究学者不断针对水泵磨蚀问题进行进行了研究与分析，对于此情况，本作者将会结合某实例针对水泵磨蚀修补技术综合评价进行相关阐述，以供相关人员参考。

【关键词】水泵；磨蚀；修补技术

引言

泵站磨蚀情况下的磨蚀修补技术的优劣工艺，对今后泵站在水泵磨蚀修补过程中起到了很好的指导意义。修补技术的合理应用可以有效的提高水泵的使用寿命，减少因检修及设备更新消耗的大量费用，极大的减少了泵站的经济损失，能够取得重大的经济效益和社会效益。因此针对水泵磨蚀修补技术进行相关探讨，对于推动电力事业发展有着积极的意义。

一、磨蚀机理

水泵磨蚀是指在汽蚀与泥沙磨损联合作用下对水泵过流部件的破坏作用。汽蚀破坏是针对清水而言的，泥沙磨损则是针对水中泥沙的破坏。实际水流中总会存在一定量的泥沙，特别是电站开式冷却水泵，因此水泵中常常同时存在着汽蚀和泥沙磨蚀的联合作用。

1.材料的磨蚀失重率是随着时间的增长而增加的。当达到一定时间后，材料的失重量会急剧的增加。

2.材料的磨蚀失重率随着水流中含沙量的加大而增加。

3.材料的磨蚀失重率随着水流流速增长而增加；当流速增长到临界流速后失重率会急剧的增加。

4.磨蚀破坏是大量空泡溃灭产生微射流反复冲击试件表面，在试件表面发生塑性变形，产生真空，然后，微射流的冲击所诱导的剪应力（平行于材料表面）和由此产生的应变回复而导致的残余拉应力以及空泡溃灭后的回弹所产生的负压对材料表面的拉应力共同作用，使金属亚表层微裂纹纵向发展和水平裂纹扩展相连通，形成材料的剥落，继而产生磨蚀凹坑。

5.材料的耐磨蚀能力与材料表面和内部质量息息相关，提高材料表面的光洁度，减少钢中夹杂和铸造缺陷以及细化晶粒可以减缓磨蚀破坏的速度。

二、水泵磨蚀的危害

泵站过流部件受泥沙磨损或汽蚀与泥沙磨损共同作用侵蚀后，部件形状发生改变，对水流流态产生一定影响，同时高低压区窜水，容积损失加大，水泵出流量减少，装置效率下降，对泵站安全运行、经济运行产生严重不利影响：首先是严重影响了水泵的容积效率。主要是磨蚀后间隙增大，高压侧水流向低压室泄漏，泵体隔舌缩短后使泵内部分水流始终在泵体内作环向运动，而甩不到出水口，致使水泵效率降低；其二是水泵磨蚀后出现的蜂窝、麻面、沟槽，使水流阻力系数增大，同时引起水泵的振动和噪声；其三是由于磨蚀严重缩短了水泵使用寿命，增加了设备维修和更新的费用；其四是叶轮磨损后，出水量明显减少，对能源单耗影响更大。

三、结合某实例分析水泵磨蚀修补技术

1.某泵站情况概述。

某泵站是一座大型二级电力提灌泵站，共安装试制黄河四号水泵四台，单机扬程103.63 m，单机出水量4.30m?/s，配套电机型号TD215-120-8，装机功率8000 kw，转速750转/分钟。泵站水源为一级站自某河提水进入干渠，再由二级站直接自干渠提水上塬。目前，整个工程无沉沙设施。某河是一条高含沙河流，多年平均含沙量为17.3kg/m?，最大含沙量为69 kg/m?，粗大颗粒比例达30%，且以多棱角、高硬度的石英和长石为主，对水泵造成严重的磨蚀，制约泵站效益的有效发挥。某河泥沙各种含量比例见表1。

2.水泵降低磨蚀及修复处理。

经过技术人员总结多年的运行、检修经验和抗磨蚀实验成果，根据泵站水泵运行技术要求、现场运行检修环境和现有技术处理条件，以经济、简便、实用为出发点，针对某河四型水泵各磨蚀部位特点和修复技术要求，总结出一套针对水泵不同部位采用不同修复工艺和预防处理措施修复方案，在实践中取得了良好效果。

（1）环氧树脂沙浆法

以环氧树脂为主料，加固化剂、增韧剂和多种填充料（以金刚砂为主）组成，具有粘结力强、操作简单、抗汽蚀性能较好等特点。把配好的环氧树脂沙浆涂抹在被磨蚀部件上，复原部件原有几何尺寸，给部件表面覆盖上一层耐磨涂层；这一方法简单、方便、成本低、可以现场随时施工，能有效的防止水泵过流部件母体的进一步磨蚀缺形，保持水泵水力特性，延长水泵使用寿命。因其修复后的表面精度较差，该方式主要应用泵体内非配合部位如：泵体上下高压泵腔、叶轮轮毂和叶片过流部件等，精度要求不高的大面积基础表面缺失修复和保护。

（2）补焊法

用钢板（如有条件采用材质较硬的工具钢或不锈钢更好）补焊水泵过渡部件因磨蚀造成的缺失部分，打磨除锈后，使用环氧树脂沙浆外涂加固整形处理。该方法主要应用于的泵体隔舌、叶轮进出口叶片或泵体基座等被严重磨蚀缺损部位，以使其恢复到原有尺寸和形状。

（3）合金粉末喷焊法

叶轮口环与密封环部位，其外形为圆环结构，且部件相互配合精度要求较高，运行中极易磨蚀冲刷。以前一直采用环氧树脂沙浆修复，因手工修复形状精度难以达到标准（圆环表面难以逐点准确定位打磨处理），修复后的口环配合间隙严重超标（技术要求为1 mm，实际手工修复最好的能达到4 mm），修复效果一直不理想。2007年，东雷抽黄管理局与甘肃兰州理工大学联合引进镍辂60合金粉末喷焊技术，它是用氧乙炔火焰将配制好的镍辂60合金粉末消融后，喷焊于叶片和叶轮口环表面，然后经车床进一步进行表面精度加工达到要求尺寸，镍辂60合金平均喷焊厚度约1mm。2009年该站对两台机组叶轮的口环和叶片部位进行了合金粉末喷焊，现在已平均运行约8000 h，没有再对叶轮口环部位进行维修，其合金涂层依然保留有70%，有效保护了叶轮母体，防止了深度磨蚀进一步发生。

（4）填充胶密封法

某泵站设备泵型较大，其泵体中开面和密封环基座面结合部位的高低压区之间容易串水冲刷，产生磨蚀，形成凹槽，导致高低区之间泄漏或水泵外泄；由于泵体无法拆除，即使现场采用补焊或环氧树脂沙浆修补方法维修，但无法进行车床精度加工，手工打磨精度又达不到实用要求，修复非常困难。反复试验后，目前采用每次装配前对水泵中开面和密封环基座采用大面积涂抹填充胶密封法，使用效果良好。采用填充胶密封法时一定要选取适用的填充胶，早期采用聚氨酯粘合剂作为填充胶，其固化后粘合性能且韧性非常好，但在检修时，因粘合性太强，造成上泵盖难以打开，且清除表面残留粘合剂很困难。采用粘合性和韧性较差的填充胶又难以在配合面之间形成有效保护。经过多次实践，现在采用中性硅酮耐候密封胶做填充胶密封，密封效果良好，检修方便。

四、结语

上文已经针对水泵磨蚀修补技术进行了详细的分析，由于能力与经验的限制，本文可能对水泵磨蚀修补技术论述不是很全面，没有面面俱到，在论述中也许会出现一些这样或那样的问题，或呈现出一些不成熟的思想，这都需要广大同行多多批评与指正，进而不断分析、探究以及总结，使水泵磨蚀修补技术得到优化，从而加快我国电力事业的发展速度。

參考文献：

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