天鐵第三化學除鹽水站廢水水泵改造

邵利榮

（天津天鐵冶金集團公司動力廠，河北涉縣056404）

天鐵第三化學除鹽水站廢水水泵改造

邵利榮

（天津天鐵冶金集團公司動力廠，河北涉縣056404）

針對天鐵第三化學除鹽水站廢水水泵金屬表面的麻面、坑窩等腐蝕性問題，分析出產生原因為水泵汽蝕。通過對廢水水泵進行技術改造，有效地克服了廢水水泵的汽蝕，充分發揮了廢水水泵的排水能力，保證了安全生產。

廢水；水泵；汽蝕；改造

1 引言

天鐵第三化學除鹽水站（簡稱三化）于2008年進行改造，其中利用了原來舊的廢水泵房和廢水池，采用的廢水水泵為立式自吸泵，型號為125WLZ135-50F，流量為150 m3/h，揚程為50 m，配套電機功率為45 kW，汽蝕余量為5．7 m，效率為65%，共2臺，一用一備。當流量較大時，可兩臺同時開啟；流量小時開一臺泵，當開一臺泵池內液位仍然下降時，人工調節水泵出口閥門，使液位保持平衡。廢水池深2．5 m，容積為200 m3，水泵進出水管直徑均為DN125，廢水水泵主要承擔將三化生產產生的廢水如離子交換器再生產生的廢水，反洗多介質過濾器產生的廢水等排出至鍋爐作為沖灰水，保證三化安全生產，充分地利用了廢水，同時又保護環境。

2 廢水水泵的工作流程及原理

廢水水泵的配管立面圖如圖1所示。

圖1 廢水水泵的配管立面圖

2．1 工作流程

三化廢水水泵排出的廢水包括多介質過濾器正反洗排水、反滲透系統沖洗用水及反滲透處理產生的濃水、陰陽離子交換器再生廢水等多種廢水。各種水處理設備產生的廢水通過地溝收集至廢水池中，當達到一定水量后，開啟壓縮空氣進行攪拌，并啟動廢水水泵，同時測量廢水pH值。為滿足環保要求，廢水必須達標排放，即pH值達到6～9之間，如果pH值小于6，向廢水池中加堿進行中和處理；如果pH值大于9，則向廢水池中加酸進行中和處理，廢水達標后由廢水水泵排出用于鍋爐沖灰，這樣既能保證不腐蝕排水管道，又可減少對環境的污染。

2．2 工作原理

自吸水泵主要零件有：泵體、泵蓋、葉輪、軸、軸承等，泵體內部由吸入室、儲液室、氣液分離室等部分組成。自吸水泵的工作原理是：在水泵運轉前，在泵腔內有一定量的水，水泵啟動后由于葉輪的旋轉作用，使吸水管路的空氣和水充分混合，并被排到氣液分離室。氣液分離室上部的氣體逸出，下部的液體返回葉輪，重新和吸水管路的剩余氣體混合，直到把泵及吸水管路內的氣體全部排盡，完成自吸，使水泵進入正常工作狀態。

2．3 自吸泵的特點

三化廢水水泵為無泄露立式自吸水泵，即WLZ型泵，其特點為：

（1）水泵自吸采用“多通道葉片式氣液混合分離器”，能快速完成自吸過程。

（2）WLZ型水泵采用管道式結構，進、出口可在平面360°任何方位吸入排出。檢修水泵時，無需拆卸進、出口管道。

（3）停機時，虹吸作用不能抽空泵內儲液，使儲液室內保留一定量的液體，為下次完成自吸使用，因此，只要首次運行時注滿水，以后運行無需加水，真正實現一次注水，終身受用。

圖2 水泵葉輪和上端蓋腐蝕圖

3 廢水水泵的故障現象及原因分析

3．1 故障現象

自三化投產以來，廢水水泵在運行過程中一直存在著刺耳的噪聲和振動，出口壓力較低，為0．3 MPa左右，壓力表指針還存在著一定程度的擺動，同時還伴隨著流量和效率的降低，水泵的性能變壞，甚至不能工作，從上端蓋邊緣處向外噴水，水泵啟動難度相當大，水泵的這些問題嚴重影響了三化的安全生產。在檢修過程中，發現水泵葉輪和蝸殼內壁許多部位金屬表面出現蜂窩狀坑窩，甚至個別部位出現孔洞，腐蝕性十分明顯，尤其是副葉輪及水泵上端蓋部位腐蝕性更為嚴重。水泵腐蝕情況如圖2所示。

3．2 故障的分析診斷

針對廢水水泵葉輪及蝸殼內壁部位的嚴重腐蝕現象，我車間專業人員和原水泵廠專家對這些現象進行了分析，由觀察法進行了判斷。

針對廢水水泵部件的腐蝕現象，我們分析可能是水泵汽蝕、酸堿腐蝕或水流沖刷造成金屬腐蝕。汽蝕破壞的特征是金屬表面呈現蜂窩狀，大多數的坑槽與金屬表面垂直；酸堿腐蝕破壞的特征是坑槽形狀不規則，大小不等，深度不同；水流沖刷破壞的特征是大部分溝槽與水流方向相同。

經過分析汽蝕、酸堿腐蝕或水流沖刷的破壞特征，技術人員認真觀察三化廢水水泵葉輪和上端蓋的腐蝕圖，得知廢水水泵金屬表面腐蝕成蜂窩狀，大多數坑槽與金屬表面垂直，又采用機械方法加以確認，最終判斷廢水水泵的問題為水泵汽蝕。

3．3 水泵汽蝕產生的原因

3．3．1 汽蝕原理

泵在運轉過程中，因某種原因，水泵進口壓力低于該溫度下的液體汽化壓力時，液體便在該處開始汽化，形成氣泡，當含有大量氣泡的液體流經高壓區時，氣泡體積急劇地縮小以致破裂，對設備造成一定的危害。在水泵中產生氣泡和氣泡破裂使過流部件遭到破壞的過程就是水泵汽蝕。水泵產生汽蝕后，除了對過流部件會產生破壞作用以外，還會產生噪聲和振動，同時使泵出水壓力波動，流量下降，嚴重時會造成水泵不能正常工作。

3．3．2 汽蝕的原因

廢水水泵產生汽蝕的原因主要有以下幾個方面：在管道安裝時，吸水管和排水管的管徑配比不當，造成進水流量小于排水流量，使泵內產生抽空現象，導致大量氣體吸入泵內產生汽蝕；吸水管的長度大，閥門、彎頭等附件多，增大了管路的局部阻力損失，降低了裝置的汽蝕余量；泵的安裝高度不合理，使泵的安裝高度高于泵的允許吸上高度；在操作中，泵在偏大流量工況下運行，導致泵的必須汽蝕余量增大；吸水管入口處有雜物堵塞。

根據以上分析認為，三化廢水水泵汽蝕的主要原因是吸水管路和排水管路設計不合理，吸水管管徑小于排水管管徑，三化廢水水泵吸水管路采用UPVC材質，管徑為DN125，出水管路采用鋼襯膠材質，由泵出口管的DN125管徑加喇叭形變徑管變為DN150排水管，吸水管管徑小于排水管管徑導致泵供水不足、進口壓力降低，造成水泵汽蝕。另外，吸水管路閥門和彎頭等附件多，吸水管路較長增大了局部阻力損失，也是造成汽蝕的又一原因。

4 防止水泵汽蝕的措施和技術改造

4．1 防止水泵汽蝕的措施

（1）通過給吸水管加變徑管，同時保證變徑管處無氣體積存，增大吸水管管徑。

（2）吸水管路在滿足水力條件前提下，應縮短管路長度，減少管路附件。

（3）降低泵的安裝高度，使其低于泵的允許吸上高度。

（4）在水泵運行中，利用出口的手動閥控制流量，不能利用吸水管路手動閥來控制流量。

（5）定期清理攔污柵欄，防止其他雜物進入廢水池。

（6）采用環氧樹脂對泵葉輪等部件進行涂層處理，增強各部件的抗汽蝕能力，延長葉輪等部件的壽命。

4．2 技術改造

結合現場實際情況，更換了遭到汽蝕破壞的部件，本著方便、快速、低成本的原則，對廢水水泵進行了技術改造。

（1）更換的水泵部件有連接管、主葉輪、副葉輪和2個油封。

（2）拆除了吸水管道上DN125的手動翻板閥，增加了吸水管路的流通面積，減少了吸水管路的局部阻力損失，增大了裝置的汽蝕余量，以滿足泵室內所需真空度。

（3）在水泵上端蓋油封處邊緣開孔增加了DN15排氣管，排氣管上安裝防泄漏氣閥，使得泵體內的氣泡排出泵體，減少汽蝕。

（4）派專人定期清理攔污柵欄，防止其它雜物進入廢水池堵塞吸水管路。

（5）在水泵運行中，利用出口手動閥來控制流量，同時保證泵在滿足排水要求的前提下，在較小流量下運行，減小泵的必須汽蝕余量。

4．3 改造后廢水水泵的配管立面圖（見圖3）

圖3 改造后廢水水泵的配管立面圖

5 應用效果

水泵自改造后，汽蝕現象消除，運行中噪聲明顯降低，振動明顯減小，水泵效率提高，降低了排水費用，提高了車間的經濟效益。

出口壓力表的壓力由原來的0．3 MPa左右上升到0．45 MPa左右，且壓力表指針擺動幅度明顯減小，幾乎為零。水泵內的氣體大量被排出，減少了對水泵部件的沖擊，延長了水泵的使用壽命，降低了生產成本。

水泵容易啟動，排氣后水泵便能啟動，水泵性能也變好，改造后一直正常運行，汽蝕現象消除，順利將三化生產產生的廢水排出，供給鍋爐除灰用水，防止煙灰的排放，降低了污染。

6 結束語

水處理車間更換了損壞的水泵部件，技術人員判定水泵出現的問題為水泵汽蝕，分析廢水水泵汽蝕產生的原因，結合現場實際情況對廢水泵進行了改造，實踐證明運行良好，水泵性能變好，有效地克服了廢水水泵汽蝕，延長了機組的使用壽命，排水效率提高，充分發揮了廢水水泵的排水能力，保證了三化安全生產，同時充分供應了鍋爐沖灰用水，防止了鍋爐排煙，減少了環境污染。

Modification of Water Pump for Waste Water at Tiantie Chemical demineralized water Station 3

SHAO Li-rong
(Power Plant of Tianjin Tiantie Metallurgical Group,She County,Hebei Province 056404,China)

Aiming at the erosion problems of pit and dent on the metal surface of water pump for waste water at Tiantie Chemical Demineralized Water Station 3,analysis was made and the cause found out to be cavitation to water pump．Technical modification was carried out on water pump for waste water to effectively eliminate cavitation．The draining capability of water pump for waste water was brought to full play and the safe production of Chemical Station 3 ensured．

waste water;water pump;cavitation;modification

10．3969/j．issn．1006-110X．2015．03．013

2015-01-12

2015-01-30

邵利榮（1981—），女，工程師，現在天鐵集團動力廠水處理車間工作。