污水處理廠提升泵葉輪口緣磨損分析與維修

方建飛，田 潔，胡浩瀾，周 航

（重慶市三峽水務有限責任公司九曲河污水處理廠，重慶 401122）

0 引言

提升泵是污水處理廠重要設備，主要作用是為后期工藝段提供足夠的水力高程[1]。葉輪是提升泵中不可缺少的組成部件，地位極其重要。葉輪的正常運行與否對提升泵壽命具有決定性作用，同時影響提升泵流量、揚程等關鍵參數。隨著提升泵使用年限的增加，葉輪口緣會出現不同程度的磨損和腐蝕，特別是在提升含有顆粒物質的污水時，葉輪口緣磨損加劇，導致提升泵效率降低，能耗增加。因此，修復葉輪口緣，對提高泵的工作效率，確保提升泵高效穩定運行具有重要意義。

1 泵結構和基本原理

提升泵主要由泵體、蝸殼、葉輪、機封、密封環、滾動軸承、轉子、電機定子等組成。提升泵葉輪高速旋轉時，其中的液體隨著葉片一起旋轉，在離心力作用下，飛離葉輪向外射出。射出的液體在泵殼擴散室內速度逐漸變慢，壓力逐漸增加，致使液體從泵排出管流出[2]。

葉輪作為提升泵的核心零部件，閉式葉輪在同等功率下具有抽升效率高、電機軸運行平穩等優點，在提升泵中應用較多。閉式葉輪由前蓋板、葉片、后蓋板等組成，葉輪前蓋板上的葉輪口緣與蝸殼上的密封環有效配合，確保提升泵泵液抽升效率。葉輪進口與泵殼間的間隙過大會造成泵內高壓區的水經此間隙流向低壓區，造成泄漏，影響泵的出水量，效率降低。間隙過小會造成葉輪與泵殼摩擦，產生磨損。設計提升泵時，為增加回流阻力，延緩葉輪和蝸殼的使用壽命，在蝸殼內緣與葉輪配合處安裝密封環，以達到調節葉輪和密封環之間的間隙，葉輪口緣和密封環的間隙保持在0.25～1.10 mm 為宜。

2 存在的問題

污水中含有一定量的泥沙、細石、生活垃圾、細渣等顆粒物質，當污水進入提升泵蝸殼時，由于葉輪口緣和密封環之間間隙過小，水中雜質與口緣部位高速旋轉碰撞，對葉輪口緣和密封環造成摩損，正常葉輪口緣和磨損后的葉輪口緣對比見圖1。葉輪口緣磨損后，口緣與密封環的間隙變大，造成提升效率降低，同時影響葉輪回轉精度，振動增大，最終導致提升泵無法正常運行。頻繁更換葉輪會增加維修成本，造成資金浪費。因此，快速修復葉輪口緣磨損是提高設備穩定運行的關鍵。

圖1 正常葉輪口環和磨損后葉輪口緣對比

3 維修方法

在郭麗萍研究成果的基礎上[3]，通過改進，構想在葉輪口緣和蝸殼密封環之間安裝優質耐磨鋼圈，使葉輪口緣形成抗磨環，使砂石液體不直接作用于葉輪磨損，優先磨損鑲嵌的鋼圈，當鋼圈磨損到一定程度，再進行更換，達到葉輪重復使用。由于葉輪周身葉片、蓋板不易磨損，僅對葉輪口緣鑲嵌材料進行升級，選用優質抗磨材料，就能延長原葉輪使用時間，降低維修難度和成本。具體維修步驟如下：

（1）對原葉輪磨損口緣進行車削加工，工整葉輪口緣，口緣預留厚度3～5 mm，以方便鋼圈安裝緊密貼合。

（2）使用雙相不銹鋼2205 鋼材，加工成一個優質抗磨鋼圈，鋼圈外圓直徑為葉輪口緣未磨損時外圓直徑，鋼圈內圓直徑為磨損葉輪口緣車削后的外圓直徑。

（3）在原磨損葉輪加工后的口緣上，通過過盈配合的鑲嵌方式，安裝制作的鋼圈以形成整體。讓葉輪口緣被磨損尺寸恢復到未磨損前尺寸。在配合好的葉輪口緣中心位置上開孔、攻絲，安裝內六角螺栓緊固，內六角螺栓要沉于口緣平面。葉輪口緣上的鋼圈，橢圓度不得超過0.12 mm。

（4）在后續提升泵使用后，葉輪口緣再次被磨損時，僅拆卸掉鏈接葉輪和鋼圈的固定內六角螺栓，取掉被磨損的鋼圈，更換新鋼圈，即可恢復使用，最大程度縮短了維修時長。

維修后的葉輪效果如圖2 所示，在磨損的葉輪口緣上鑲嵌優質抗磨鋼圈后，使用內六角螺紋連接緊固，以防止鋼圈脫落。因口緣鑲嵌材料為雙相不銹鋼2205 鋼材，具有優良的耐磨性能，比原葉輪使用壽命更長。這種葉輪新式結構具有修復時間短、修復費用低、拆卸安裝方便等優點。可在檢修提升泵時實現快速更換，對提升泵運行不會造成影響。

4 結語

針對污水處理廠提升泵葉輪口緣與密封環之間磨損嚴重情況，影響提升泵運行效果。通過在葉輪口緣鑲嵌耐磨環的維修方式，有效解決了葉輪口環磨損頻繁問題，鑲嵌耐磨環的維修模式具有修復時間短、修復費用低、拆卸安裝方便等優點，在一定程度上提升了泵的使用壽命和運行效率，該維修方法也為同行提供借鑒經驗。

圖2 葉輪口緣維修效果