渣浆磨蚀性如何影响泵的磨损？设计高效可靠的渣浆泵送系统应考虑哪些因素？

渣浆磨蚀性如何影响泵的磨损？设计高效可靠的渣浆泵送系统应考虑哪些因素？

问题

1. 渣浆磨蚀性如何影响泵的磨损？

2. 设计高效可靠的渣浆泵送系统应考虑哪些因素？

解答

1. 渣浆磨蚀性如何影响泵的磨损？

ANSI/HI 12.1-12.6《旋转动力离心渣浆泵的术语、定义、应用和操作》将磨蚀性定义为特定移动的渣浆产生磨蚀和冲蚀磨损的趋势。

渣浆泵通常是为特定应用而设计的。当这涉及输送大的固体和/或高浓度的介质时，部件磨损将是影响设备可靠运行的一个主要因素，必须对泵的（结构型式）选择及其配置加以考虑。

泵内渣浆的主要侵蚀机理是滑动磨损和颗粒冲击。滑动磨损通常涉及贴合在过流表面上并与其相切地移动的颗粒层。冲击磨损发生在颗粒以一定角度撞击磨损表面的地方。

渣浆磨损随颗粒数量或固体的体积浓度、侵蚀颗粒的速度（2.5-3次方）、侵蚀固体的耐磨性和被冲击表面的耐磨性而变化。

米勒数（Miller number）是标准金属耐磨块、在特定时间、在ASTM标准G75中定义的累积磨损腐蚀时间曲线上的瞬时质量损失率相关的渣浆磨蚀性的量度。

米勒试验装置由一个带有磨损试样的往复臂组成。因此，磨损试样在已知浓度的渣浆中往复运动。试验分三个两小时的阶段进行，磨损试样的方向不同。在典型测试中，使用两个磨损试样在单独的渣浆托盘（由塑料制成）中往复运动，以确保可靠的测试数据。在每两个小时的测试后，记录每个磨损试样的累积质量损失。将数据点拟合到幂律曲线以获得磨蚀率。

可以通过中和渣浆载体、重新进行试验，并比较结果来隔离腐蚀的影响。如果米勒数显著下降，则腐蚀效应占主导地位。然后为泵选择适当的材料，以尽量减少腐蚀。

米勒数为50或更低的渣浆通常可以泵送，对泵送系统有轻微的侵蚀性损坏。这种浆液可归类为“轻型”。

2. 设计高效可靠的渣浆泵送系统应考虑哪些因素？

在泵送系统的设计中，渣浆的特性需要特别考虑。一般来说，流速必须保持在最佳范围之内。较高的流速导致高能量需求和磨损。较低的流速会导致管道不稳定和堵塞。

在渣浆管道中，保持较低的流速但同时高于某一最小值尤为重要。对于沉降渣浆系统，管道摩擦损失特性可能会达到最小值，然后随着流速的降低而增加（见图1）。

图1

这可能会导致泵和管道扬程曲线之间出现不稳定的交叉点，因此应避免在低于此最小扬程损失流速下运行。沉降性浆料也会在低于一定流速的管道中形成固体沉淀物。必须检查这两个限值，因为上述限值中的任何一个都可能以相对于另一个更高的流速出现。为了安全运行，流速应至少高于最小扬程损失流速和沉淀流速中的较大者的10%。

对于不沉降的浆料，在层流和湍流之间的过渡处通常会出现最低的比能耗。

在湍流中运行还可以确保流体中的任何粗颗粒保持悬浮状态。由于这些原因，通常建议以刚好高于过渡区到湍流区的流速运行。

然而，有时需要在层流中运行以降低管道流速和相关磨损。在没有湍流的情况下，流动中存在的任何粗固体都可能沉降，形成静止沉淀物。在这种情况下，应在管道设计期间寻求专家的建议。

由于渣浆、管道几何形状等的变化，计算中总会有一些不准确的地方。这些微小的变化会对系统扬程要求产生重大影响，因此，应在系统设计中规定调节泵的输出，以符合系统的实际需要。

这可以通过使用变频驱动改变泵的转速或改变叶轮直径来实现。在任何一种情况下，都必须有多余的驱动功率来满足新的泵送要求。

有关渣浆系统设计注意事项的更多信息，请参阅ANSI/HI 12.1-12.6。

注：信息来源于WORLD PUMPS。

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