Борис Колесников - Центробежные насосы, самоочищающиеся фильтры

Рис. 1.9. Коррозийный износ

д) Износ от трения контактирующих между собой при относительном движении деталей возникает вследствие:

– недостаточной смазки и охлаждения контактирующих поверхностей, например, в подшипниках скольжения;

– конструктивных особенностей, например,

сальниковых уплотнений валов;

– возникновения механического контакта между вращающимся рабочим колесом и неподвижным кольцом щелевого уплотнения из-за технологических погрешностей, допущенных при изготовлении и сборке гидромашины.

Рис. 1.10. Абразивный износ под сальниковой набивкой: а) вала; б) защитных втулок вала насоса [17]

е) Износ, точнее, разрушение, от соударения, рис. 1.11, возникает вследствие попадания в проточную часть насоса относительно крупных твёрдых включений, например, гравия и т. п.

Рис. 1.11. Разрушение выходных кромок лопастей и дисков рабочего колеса насоса при перекачивании воды содержащей твёрдые включения

Кроме обычного износа базовых деталей насоса в процессе эксплуатации, встречаются случаи разрушения чугунных деталей насосов при соударении с твёрдыми предметами или с твёрдой поверхностью, например, вследствие разгрузки сбрасыванием, рис. 1.12.

Рис. 1.12. Разрушение диска нового рабочего колеса насоса вследствие разгрузки сбрасыванием

Как показывает опыт приёмки насосного оборудования, поступающего на крупное ремонтное предприятие Узминводхоза, центробежные насосы двустороннего входа подвергаются воздействию всех перечисленных выше видам износа (см. рис. 1.13).

Рис. 1.13. Схема общего износа центробежного насоса двустороннего входа

Снижение основных параметров (характеристик) центробежного насоса при износе проточной части показано на рис. 14.

Рис. 1.14. Характеристики центробежного насоса до и после износа

Обозначения: Н – напор; N –мощность; η – КПД; Q – подача; Н г – геометрическая высота подъёма; ΔН изн – снижение напора в процессе износа насоса; Н пред – предельный напор, при котором прекращается подача насоса; ΔН пред – предельное снижение напора, при котором прекращается подача насоса вследствие износа; ΔQ изн – снижение подачи в процессе износа насоса; ΔN изн – потери мощности в процессе износа насоса

Из рассмотрения рис. 1.14 нетрудно установить, что при достижении запредельного износа щелевых уплотнений и проточной части насоса напор Н становится равным или меньшим геометрической высоты подъёма ( Н ≤ Н г), вследствие чего подача воды в оросительную систему прекращается и вся потребляемая из электросети энергия ( N пред) расходуется впустую.

Кроме того, прекращение подачи воды в оросительную систему приводит к грубому нарушению заданного графика водоподачи и водопотребления и может вызвать снижение урожайности сельскохозяйственных культур.

При отклонении напора насоса от паспортных значений в сторону уменьшения на 4% и более, а КПД насоса более 3% в зависимости от типоразмера необходимо провести техническое обследование проточной части насоса на предмет выявления степени износа рабочего колеса, спирального отвода, щелевых уплотнений и защитных втулок под сальниковой набивкой и принять решение о выводе в ремонт или о замене насоса.

По опубликованным в технической литературе [12], [13], [14], [15], [16] данным, уменьшение КПД в результате износа базовых деталей насоса может составить 10÷12%.

Таким образом, существенное повышение износостойкости насосов путём конструктивных улучшений и за счёт применения износостойких материалов является важной народно-хозяйственной проблемой.

Износостойкость (износоустойчивость) – сопротивление материалов деталей машин износу.

Надёжность, экономичность и ресурс работы лопастных гидромашин, гидротурбин и насосов, в значительной степени определяется износостойкостью материалов, иcпользуемых при их изготовлении и ремонте. Поэтому вопросам исследования износостойкости различных материалов уделяется значительное внимание в специальной технической литературе [12], [15], [16], [18], [19], [20], [21]. Ниже приведены некоторые результаты упомянутых исследований, которые дают количественную оценку износостойкости материалов, применяемых при изготовлении и ремонте лопастных гидромашин. В качестве критерия оценки используется коэффициент относительной износостойкости ε , который определяется как отношение потерь массы эталона ΔGэт к потере массы образца ΔGобр. [18]

На рис. 1.15. изображена диаграмма относительной износостойкости наплавок при кавитационном износе, построенная по результатам испытаний образцов на струеударной установке. В качестве эталонных были приняты образцы из армко-железа (см. http://www.metaltrade.ru/abc/a/armko_jelezo.htm)

Рис. 1.15. Относительная износостойкость наплавок при кавитационном износе

На рис. 1.16 представлена диаграмма относительной износостойкости тех же наплавок при гидроабразивном и при совместном кавитационно-гидроабразивном износах. Испытания проводились на той же струеударной установке. При испытаниях на гидроабразивный износ струя воды содержала 7÷8% чистого кварцевого песка с диаметром песчинок около 0,2 мм.

Рис. 1.16. Относительная износостойкость наплавок при гидроабразивном и совместным кавитационно-гидроабразивном износах