霍永星，張生太，孟 浩，丁啟軍

(青海鹽湖工業(yè)股有限公司，青海 格爾木 816000)

隨著科學的進步，用泵來傳輸各種漿液的情況普遍增多，促進了渣漿泵在工業(yè)生產中的廣泛的應用。但是在渣漿泵的使用過程中，如何有效解決泵體由于設計缺陷或者作業(yè)工況不同的影響而產生的問題，提高其工作效率，降低故障率，延長壽命時間，是渣漿泵使用過程需要深入研究和考慮的問題。

察爾汗鹽湖生產鉀肥最具代表性的工藝路線是“反浮選—冷結晶”工藝，此工藝以含鈉光鹵石礦為原料，運用反浮選技術，通過泡沫浮選將雜質氯化鈉(NaCl)和精光鹵石(KCl·MgCl2·6H2O)有效分離，制得高品質的低鈉光鹵石，再通過冷結晶分離氯化鎂雜質以制得高品質的氯化鉀產品。察爾汗地區(qū)地處高海拔地區(qū)，晝夜溫差大，地處鹽漬土地區(qū)，淡水資源稀缺等，特別是鉀肥生產中，渣漿泵的作業(yè)環(huán)境特別惡劣。

文章主要研究一種新型應用改良的KJB節(jié)能礦漿輸送泵，KJB節(jié)能礦漿輸送泵在鐵礦石行業(yè)應用比較普遍，在鐵礦石行業(yè)中鐵礦的輸送由于不具粘性和結晶、低硬度等特性，相對于傳統(tǒng)的渣漿泵，KJB節(jié)能礦漿輸送泵具備較好的運輸性能。而在鉀肥行業(yè)中光鹵石礦礦漿具有較大的粘性和結晶等特性，文章所提及的新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵為在原有專有技術上再改良升級后的一種，適合氯化鉀生產工況下的惡劣環(huán)境使用，以穩(wěn)定和節(jié)能出發(fā)。

1 傳統(tǒng)渣漿泵和新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵的工作原理

1.1 傳統(tǒng)渣漿泵的工作原理[2]

渣漿泵的主要原理是在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開葉輪外緣進入蝸形泵殼。在蝸形泵殼中，液體由于流道的逐漸擴大而減速，又將部分動能轉變?yōu)殪o壓能，最后以較高的壓力流入排出管道，送至需要場所。液體由葉輪中心流向外緣時，在葉輪中心形成了一定的真空，由于貯槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力，液體便被連續(xù)壓入葉輪中，從而形成液體的連續(xù)輸送[1]。一般所見的渣漿泵屬于通過傳送漿體的泵類產品中的一種，渣漿泵從不同角度可以具體劃分為不同的類型，例如泵內葉輪數目的不同可劃分為單級葉輪渣漿泵和多級葉輪渣漿泵；從泵軸與水平面的位置可以劃分為臥式渣漿泵和立式渣漿泵；從泵內葉輪的吸水方式劃分為單吸進水渣漿泵和雙吸進水渣漿泵；從泵殼的結構方式可以劃分為水平中開式和垂直結合式。

1.2 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵的工作原理

新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵又可分為轉子總成和泵體兩部分，轉子總成包括聯(lián)軸器、泵軸、組合式密封輪(多個副葉輪，專利技術)、工作葉輪、軸套、葉輪螺母等。泵體包括電機支撐架、組合式密封腔(多個)、碗形中間連接體、泵殼、底座等。

泵殼安裝在底座上，葉輪由鍵銷及螺母固定在泵軸上，置于泵殼內。組合式密封葉輪(多層副葉輪)由鍵及螺母固定在泵軸上，置于相對應的密封腔內(組合密封葉輪腔比礦漿輸送腔大1.5倍)。所有密封腔均至于碗形中間連接體內，碗形中間連接體與電機支撐架連接后安裝在泵殼上，電機與碗形中間連接體通過電機支撐架連接，泵軸與電機通過聯(lián)軸器連接，底座與地腳螺栓固定在水泵基礎平臺上。

高液位液體由泵體進口流入葉輪，經過葉輪旋轉后產生壓力及流量，從泵體出口流出，部分高壓液體通過葉輪與碗形中間連接體的間隙處進入碗形中間連接體內，由專利密封裝置多個組合式密封葉輪進行密封，解決在不同轉速下的泄漏量，從而實現無水情況下的全程密封，實現取消用水的機械密封和專用軸承箱。

2 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵的優(yōu)點

2.1 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵特有的機封結構

KJB型節(jié)能礦漿輸送泵專利密封裝置，采用倒寶塔型結構。液體由泵體進口流入葉輪，經過工作葉輪旋轉后產生壓力及流量，從泵體出口流出，部分高壓液體通過葉輪與碗形中間連接體的間隙處進入碗形中間連接體內，再經過一級密封葉輪蓋板與一級密封葉輪的軸向間隙處進入一級密封腔內，再沿一級密封腔內壁與一級密封葉輪外徑處進入一級密封葉輪內，經一級密封葉輪旋轉的離心力而產生壓力，與泄漏液體的壓力在一級密封葉輪葉片頂端與一級密封腔內端處達到平衡，從而達到密封效果。在不同轉速下工作時，階梯式多級變頻調速密封裝置就可以有效密封泵體內泄漏液體壓力，從而達到水泵的密封效果，因此KJB渣漿泵在運行時轉速如何變化，泵前后副板與轉動軸間不會發(fā)生泄漏現象。

2.2 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵采用全新設計理念

利用CFD和PCAD技術的相互結合，對水泵過流部件進行系統(tǒng)化的優(yōu)化設計及計算驗證，并使用虛擬制造技術，實現產品設計、性能預測、工藝編制、制造配置和質量檢驗，使KJB型節(jié)能礦漿輸送泵效率有了大幅度提升，可使水力效率提高10%左右。

獨特的流線造型，使泵腔內流動更穩(wěn)定，水流更通暢，回流小，渦量小，極大地減小了流動損失，容積效率提高3%～6%。新型KJB型節(jié)能礦漿輸送泵軸與電機采用剛性聯(lián)軸器直接連接，取消了泵軸承座，連接穩(wěn)定可靠，傳動效率提高1%～2%。

2.3 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵密封抗顆粒性能的提升

當輸送高溫并含有顆粒(如含有氧化鐵皮、結晶顆粒、砂漿等)惡劣的介質時，無需外接冷卻水，該密封裝置始終處于良好的狀態(tài)下運行，即使在變頻狀態(tài)下也能正常運行，密封性能優(yōu)良，不會出現泄漏現象。

新型KJB型節(jié)能礦漿輸送泵泵體上設置有沖洗水接口，水泵停機后可快速沖洗泵腔內的液體，不會在泵內殘留易結晶液體，可確保水泵再次平穩(wěn)運行，極大的延長了水泵使用壽命。為防止液體在水泵運行過程中的附著結晶，所有旋轉體零部件的表面都進行了拋光處理，同時采用2205雙向不銹鋼材質，提高了表面光潔度，如泵軸、葉輪吸口環(huán)、泄漏環(huán)等重要部件，其表面粗糙度可達到1.6 μm～3.2 μm之間。旋轉體與配合密封面均采用小間隙配合，葉輪吸口環(huán)與泵處的配合小于1mm，可有效阻止水泵運行的附著結晶，水泵在高速運行時，還可隨時通過末級密封腔頂部的沖洗口對密封裝置進行沖洗，沖洗水可隨著泵內液體由水泵出口排出，水泵停機時的沖洗水由水泵下部的放空口排出。

3 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵的節(jié)能性

新型350KJB型節(jié)能礦漿輸送泵在鉀肥分公司試用半年以來，性能穩(wěn)定，質量可靠，僅有實驗過程中因技術消缺停機72 h和因上游檢修造成的檢修垃圾導致進入泵體后副葉輪損壞，其它時間均無出現任何故障停機，連續(xù)運行，相對于原普通12/10ST-AH渣漿泵，新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵的能耗均有所下降。

3.1 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵電耗下降

原普通12/10ST-AH渣漿泵驅動電機為250 kW，新型350KJB型節(jié)能礦漿輸送泵驅動電機為200 kW，則在同等供礦下單臺新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵節(jié)省電量為50 kW·h。

3.2 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵水耗下降

原普通12/10ST-AH渣漿泵運行時機械密封需外供冷卻水，用量為0.2 m3/h，而新型350KJB型節(jié)能礦漿輸送泵運行時無需冷卻水，則單臺新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵節(jié)省水量為0.2 m3/h。在長期或間接性停機是用于沖洗用，有條件或無人值守可采用電磁閥自動開停機沖洗。

3.3 新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵主要備件壽命長

泵體備件主要消耗件為機械密封，傳統(tǒng)機械密封容易受輸送介質、作業(yè)環(huán)境、泵體基礎的平整性等影響，原普通12/10ST-AH渣漿泵采用水沖洗的機械密封結構，當介中含有易結晶顆粒時，容易造成密封件的損壞，從而引起液體泄漏，目前每臺泵12/10ST-AH渣漿泵正常情況下每年消耗機械密封為3個～4個，而新型KJB型節(jié)能礦漿輸送泵，采用最新副葉輪專利密封技術，機械密封的使用壽命至少為3 a，并且無需連續(xù)沖洗，只在長時間停機情況下開停機沖洗。

4 問題思考

新型KJB節(jié)能礦漿輸送泵在鉀肥分公司試用半年以來，各方面性能都顯現了優(yōu)越的技術優(yōu)勢和使用的產品品質，實用性強，設備穩(wěn)定。仍然存在的部分缺陷需要繼續(xù)優(yōu)化，比如長時間停機副葉輪腔中容易結晶和及時排放的問題(批量應用時利用啟停和電磁閥自動沖洗解決，避免人為惰性造成密封損壞)；還有礦漿中硬度更多的雜質出現堵泵問題等，這也是其他渣漿泵存在的問題，但穩(wěn)定運行也需要更進一步優(yōu)化。