叶片包角对矿浆泵磨损特性的影响

张金钊，贾竞存

（上海船舶设备研究所，上海 200031）

0 引言

矿浆泵是采矿系统的核心装备。在矿浆输送过程中，浆体颗粒与水之间存在速度差，再加上颗粒本身具有惯性，因此颗粒并不能完全按照流线方向运动，从而与泵壁面产生碰撞。这不仅引起能量的损失，还会造成部件表面的磨损[1]。磨损严重时，泵过流部件损坏而失效，严重时导致泵停机以及整个流程中断。

矿浆泵属于典型的固液两相流泵，过流部件的几何参数直接影响泵的磨损特性及水动力性能。从降低磨损角度出发，LI等[2]发现在颗粒浓度较低的情况下，减小叶片出口角可以降低颗粒在叶轮中的聚集程度，有效改善叶轮整体磨损情况；李晶等[3]采用变角螺线法调整叶片线型，发现不同包角的叶轮磨损严重的位置未发生明显改变，在大流量工况下，叶片包角对磨损的影响更明显。从提高性能角度出发，ENGIN等[4]通过试验手段研究了泵叶轮与泵体之间间隙对性能的影响，结果表明，随着间隙的增大，泵的效率有所降低，但最佳效率点保持不变；LI等[5]以低比转速污水泵为研究对象，通过改变叶片出口角进行数值模拟研究，发现在额定工况下，随着叶片出口角的增大，泵的扬程逐渐下降。

目前关于叶片包角的研究多针对清水离心泵，而对矿浆泵等固液两相流体输送泵内的磨损特性的报道较少。叶片包角是叶片的关键几何参数，在叶片数和叶片轴面投影图确定的情况下，包角的大小反映流体在叶轮流道内的扩散程度，叶片包角对于矿浆泵的磨损特性及水动力性能有着重要的影响。……