排污泵叶轮失效原因分析
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排污泵叶轮失效原因分析
    从宏观上分析，排污泵叶轮失效的直接原因是叶片的严重减薄，通过对叶轮的工况及损坏情况分析可见，引起叶片减薄的原因，是由于出现了严重的磨损和腐蚀而造成的，即高流速污水中固体颗粒的磨削作用加速了材料表面的腐蚀冈，叶轮存在明显的磨削区、冲击区和汽蚀区。由于叶轮不同部位的流速与流动状态不同，因此介质对叶轮的机械作用力大小与方向也不同，导致表面出现不均匀的磨损腐蚀形态。在此主要表现为磨蚀和汽蚀两种形式。
固体颗粒对磨蚀的影响
    污水中的固体颗粒是加速潜水排污泵过流部件磨蚀的主要原因，通过水流相对速度和汽蚀作用产生磨蚀破坏。在高速含固体颗粒水流中具有一定动能的硬质沙粒对过流部件表面反复冲击和切削形成磨损，固体颗粒对过流部件的磨损量进行估算   
固体颗粒对过流部件的磨损主要是通过水流相对速度的作用而产生破坏。固体颗粒增加汽蚀发生率，降低抗汽蚀能力。首先含固体颗粒的物化特性和流动性与清水有很大的差别，含固体颗粒水流的粘性降低，抗断裂性差，增加了空泡产生概率。其次，固体颗粒中会夹带气泡植人水中增加水中汽核，使汽蚀发生概率上升。另外，固体颗粒与水的质量、惯性力有明显的差异，固体颗粒的运动轨迹偏离水流流线使流场发生畸变，由于绕流阻力和惯性力引起固体颗粒的附加速度，水流回流发生旋涡，引起局部压力降低，加重了汽蚀发生的概率。汽蚀坑会严重破坏过流部件表面的光滑度，使固体颗粒磨损加重。国内外学者就固体颗粒与汽蚀的关系做了大量试验研究，模拟试验表明，在其他工况相同时，含固体颗粒水流的汽蚀强度是清水汽蚀强度的4--16倍，国内同型泵在清水和浑水中的运行资料分析也证实了这一结论。
    在排污泵叶片导流部分，水流方向与叶片夹角小于45，磨削作用明显，该区域的特征表现为叶片均匀减薄，出现具有一定方向性的鱼鳞状条纹以及沟壁光滑的犁沟状条纹;在叶轮人水侧叶片的前端，水流方向与金属表面的夹角大于450，该区域的特征表现为叶片与前盖板结合区的局部材料流失严重，这是由于在高速含固体颗粒水流的反复冲击下，材料的薄弱部分将会首先被破坏形成孔、坑，或由于部分细小的片状沙粒刺人晶界上的显微裂纹沿晶扩展，最终发展成沿晶分布的疲劳裂纹，引起晶粒疲劳剥落，从而加剧了材料的流失。而叶片外缘呈参差不齐的刀刃状，其原因有三个:一是高速运动的叶轮将污水中的固体颗粒抛向叶片尾部边缘，造成叶片边缘的固体颗粒浓度大于平均浓度;二是在叶轮尾部线速度更大，试验表明，流体中固相颗粒相对于叶轮表面的运动速度越高，材料的流失就会越严重;三是在此区域受到了汽蚀的影响，近一步加速了叶片尾部区域的磨损腐蚀汽蚀的影响。
    汽蚀区分布在排污泵叶轮叶片出口区域的背水一侧。此区域海绵状蜂窝，存在密集的马蹄型深坑和长条型深犁沟，坑壁光滑，顶端呈刀刃状。叶轮高速转动时，是由于叶片背面局部出现的负压产生大量真空小气泡，负压降低后，小气泡湮灭，释放出能量，一部分直接传给金属基体，另一部分则传给固体颗粒。传给金属的那部分能量不断被材料吸收而使显微裂纹发展成为疲劳裂纹，裂纹的扩展又造成晶粒松动和脱落，形成早期的麻点状汽蚀坑。材料表层的显微裂纹主要是由材料本身的缺陷、冲击和固体颗粒刺入产生的。传给固体颗粒的能量，使固体颗粒加速，部分加速后的固体颗粒以各种角度冲击或滑过金属表面，形成小角度磨削和大角度冲击破坏;而进人汽蚀坑的沙粒则对先期形成的汽蚀坑形成“往复式”破坏，结果是汽蚀坑不断扩大、合并，两个汽蚀坑的交错使坑壁顶端形成刀刃状结构，并且汽蚀坑内壁光滑。