天铁第三化学除盐水站废水水泵改造

邵利荣

（天津天铁冶金集团公司动力厂，河北涉县056404）

天铁第三化学除盐水站废水水泵改造

邵利荣

（天津天铁冶金集团公司动力厂，河北涉县056404）

针对天铁第三化学除盐水站废水水泵金属表面的麻面、坑窝等腐蚀性问题，分析出产生原因为水泵汽蚀。通过对废水水泵进行技术改造，有效地克服了废水水泵的汽蚀，充分发挥了废水水泵的排水能力，保证了安全生产。

废水；水泵；汽蚀；改造

1 引言

天铁第三化学除盐水站（简称三化）于2008年进行改造，其中利用了原来旧的废水泵房和废水池，采用的废水水泵为立式自吸泵，型号为125WLZ135-50F，流量为150 m3/h，扬程为50 m，配套电机功率为45 kW，汽蚀余量为5．7 m，效率为65%，共2台，一用一备。当流量较大时，可两台同时开启；流量小时开一台泵，当开一台泵池内液位仍然下降时，人工调节水泵出口阀门，使液位保持平衡。废水池深2．5 m，容积为200 m3，水泵进出水管直径均为DN125，废水水泵主要承担将三化生产产生的废水如离子交换器再生产生的废水，反洗多介质过滤器产生的废水等排出至锅炉作为冲灰水，保证三化安全生产，充分地利用了废水，同时又保护环境。

2 废水水泵的工作流程及原理

废水水泵的配管立面图如图1所示。

图1 废水水泵的配管立面图

2．1 工作流程

三化废水水泵排出的废水包括多介质过滤器正反洗排水、反渗透系统冲洗用水及反渗透处理产生的浓水、阴阳离子交换器再生废水等多种废水。各种水处理设备产生的废水通过地沟收集至废水池中，当达到一定水量后，开启压缩空气进行搅拌，并启动废水水泵，同时测量废水pH值。为满足环保要求，废水必须达标排放，即pH值达到6～9之间，如果pH值小于6，向废水池中加碱进行中和处理；如果pH值大于9，则向废水池中加酸进行中和处理，废水达标后由废水水泵排出用于锅炉冲灰，这样既能保证不腐蚀排水管道，又可减少对环境的污染。

2．2 工作原理

自吸水泵主要零件有：泵体、泵盖、叶轮、轴、轴承等，泵体内部由吸入室、储液室、气液分离室等部分组成。自吸水泵的工作原理是：在水泵运转前，在泵腔内有一定量的水，水泵启动后由于叶轮的旋转作用，使吸水管路的空气和水充分混合，并被排到气液分离室。气液分离室上部的气体逸出，下部的液体返回叶轮，重新和吸水管路的剩余气体混合，直到把泵及吸水管路内的气体全部排尽，完成自吸，使水泵进入正常工作状态。

2．3 自吸泵的特点

三化废水水泵为无泄露立式自吸水泵，即WLZ型泵，其特点为：

（1）水泵自吸采用“多通道叶片式气液混合分离器”，能快速完成自吸过程。

（2）WLZ型水泵采用管道式结构，进、出口可在平面360°任何方位吸入排出。检修水泵时，无需拆卸进、出口管道。

（3）停机时，虹吸作用不能抽空泵内储液，使储液室内保留一定量的液体，为下次完成自吸使用，因此，只要首次运行时注满水，以后运行无需加水，真正实现一次注水，终身受用。

图2 水泵叶轮和上端盖腐蚀图

3 废水水泵的故障现象及原因分析

3．1 故障现象

自三化投产以来，废水水泵在运行过程中一直存在着刺耳的噪声和振动，出口压力较低，为0．3 MPa左右，压力表指针还存在着一定程度的摆动，同时还伴随着流量和效率的降低，水泵的性能变坏，甚至不能工作，从上端盖边缘处向外喷水，水泵启动难度相当大，水泵的这些问题严重影响了三化的安全生产。在检修过程中，发现水泵叶轮和蜗壳内壁许多部位金属表面出现蜂窝状坑窝，甚至个别部位出现孔洞，腐蚀性十分明显，尤其是副叶轮及水泵上端盖部位腐蚀性更为严重。水泵腐蚀情况如图2所示。

3．2 故障的分析诊断

针对废水水泵叶轮及蜗壳内壁部位的严重腐蚀现象，我车间专业人员和原水泵厂专家对这些现象进行了分析，由观察法进行了判断。

针对废水水泵部件的腐蚀现象，我们分析可能是水泵汽蚀、酸碱腐蚀或水流冲刷造成金属腐蚀。汽蚀破坏的特征是金属表面呈现蜂窝状，大多数的坑槽与金属表面垂直；酸碱腐蚀破坏的特征是坑槽形状不规则，大小不等，深度不同；水流冲刷破坏的特征是大部分沟槽与水流方向相同。

经过分析汽蚀、酸碱腐蚀或水流冲刷的破坏特征，技术人员认真观察三化废水水泵叶轮和上端盖的腐蚀图，得知废水水泵金属表面腐蚀成蜂窝状，大多数坑槽与金属表面垂直，又采用机械方法加以确认，最终判断废水水泵的问题为水泵汽蚀。

3．3 水泵汽蚀产生的原因

3．3．1 汽蚀原理

泵在运转过程中，因某种原因，水泵进口压力低于该温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，形成气泡，当含有大量气泡的液体流经高压区时，气泡体积急剧地缩小以致破裂，对设备造成一定的危害。在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭到破坏的过程就是水泵汽蚀。水泵产生汽蚀后，除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，同时使泵出水压力波动，流量下降，严重时会造成水泵不能正常工作。

3．3．2 汽蚀的原因

废水水泵产生汽蚀的原因主要有以下几个方面：在管道安装时，吸水管和排水管的管径配比不当，造成进水流量小于排水流量，使泵内产生抽空现象，导致大量气体吸入泵内产生汽蚀；吸水管的长度大，阀门、弯头等附件多，增大了管路的局部阻力损失，降低了装置的汽蚀余量；泵的安装高度不合理，使泵的安装高度高于泵的允许吸上高度；在操作中，泵在偏大流量工况下运行，导致泵的必须汽蚀余量增大；吸水管入口处有杂物堵塞。

根据以上分析认为，三化废水水泵汽蚀的主要原因是吸水管路和排水管路设计不合理，吸水管管径小于排水管管径，三化废水水泵吸水管路采用UPVC材质，管径为DN125，出水管路采用钢衬胶材质，由泵出口管的DN125管径加喇叭形变径管变为DN150排水管，吸水管管径小于排水管管径导致泵供水不足、进口压力降低，造成水泵汽蚀。另外，吸水管路阀门和弯头等附件多，吸水管路较长增大了局部阻力损失，也是造成汽蚀的又一原因。

4 防止水泵汽蚀的措施和技术改造

4．1 防止水泵汽蚀的措施

（1）通过给吸水管加变径管，同时保证变径管处无气体积存，增大吸水管管径。

（2）吸水管路在满足水力条件前提下，应缩短管路长度，减少管路附件。

（3）降低泵的安装高度，使其低于泵的允许吸上高度。

（4）在水泵运行中，利用出口的手动阀控制流量，不能利用吸水管路手动阀来控制流量。

（5）定期清理拦污栅栏，防止其他杂物进入废水池。

（6）采用环氧树脂对泵叶轮等部件进行涂层处理，增强各部件的抗汽蚀能力，延长叶轮等部件的寿命。

4．2 技术改造

结合现场实际情况，更换了遭到汽蚀破坏的部件，本着方便、快速、低成本的原则，对废水水泵进行了技术改造。

（1）更换的水泵部件有连接管、主叶轮、副叶轮和2个油封。

（2）拆除了吸水管道上DN125的手动翻板阀，增加了吸水管路的流通面积，减少了吸水管路的局部阻力损失，增大了装置的汽蚀余量，以满足泵室内所需真空度。

（3）在水泵上端盖油封处边缘开孔增加了DN15排气管，排气管上安装防泄漏气阀，使得泵体内的气泡排出泵体，减少汽蚀。

（4）派专人定期清理拦污栅栏，防止其它杂物进入废水池堵塞吸水管路。

（5）在水泵运行中，利用出口手动阀来控制流量，同时保证泵在满足排水要求的前提下，在较小流量下运行，减小泵的必须汽蚀余量。

4．3 改造后废水水泵的配管立面图（见图3）

图3 改造后废水水泵的配管立面图

5 应用效果

水泵自改造后，汽蚀现象消除，运行中噪声明显降低，振动明显减小，水泵效率提高，降低了排水费用，提高了车间的经济效益。

出口压力表的压力由原来的0．3 MPa左右上升到0．45 MPa左右，且压力表指针摆动幅度明显减小，几乎为零。水泵内的气体大量被排出，减少了对水泵部件的冲击，延长了水泵的使用寿命，降低了生产成本。

水泵容易启动，排气后水泵便能启动，水泵性能也变好，改造后一直正常运行，汽蚀现象消除，顺利将三化生产产生的废水排出，供给锅炉除灰用水，防止烟灰的排放，降低了污染。

6 结束语

水处理车间更换了损坏的水泵部件，技术人员判定水泵出现的问题为水泵汽蚀，分析废水水泵汽蚀产生的原因，结合现场实际情况对废水泵进行了改造，实践证明运行良好，水泵性能变好，有效地克服了废水水泵汽蚀，延长了机组的使用寿命，排水效率提高，充分发挥了废水水泵的排水能力，保证了三化安全生产，同时充分供应了锅炉冲灰用水，防止了锅炉排烟，减少了环境污染。

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

邵利荣（1981—），女，工程师，现在天铁集团动力厂水处理车间工作。