Как материал корпуса многоступенчатого насоса влияет на его производительность?

Выбор материала корпуса многоступенчатого насоса напрямую влияет на его стойкость к давлению, износостойкость, коррозионную стойкость, теплопроводность и структурную стабильность, что, в свою очередь, существенно сказывается на его характеристиках (таких как напор, эффективность, срок службы, надежность). Ниже приводится анализ с точки зрения характеристик материала и связи с производительностью:
Во-первых, прочность на разрыв: определяет верхний предел рабочего давления насоса
1. Риски недостаточной прочности материала
Проявление: деформация корпуса насоса (например, вздутие, трещины) из-за высокого давления, приводящая к утечке среды или отказу уплотнения.
Типичный пример: корпуса насосов из чугуна (HT200), используемые в условиях давления выше 1,6 МПа, могут демонстрировать утечки в местах фланцевых соединений; в то время как чугун (ZG270-500) способен выдерживать давление выше 3,0 МПа.
Влияние на производительность: недостаточная прочность на разрыв ограничивает напор насоса (напор ≈ давление × 10,2). Например, если напор насоса составляет 200 м (соответствующее давление 2,0 МПа), а прочность на разрыв материала корпуса составляет всего 1,6 МПа, то в процессе эксплуатации он может быть поврежден из-за перегрузки.
Износостойкость: влияет на способность корпуса насоса противостоять эрозии среды.
1. Влияние износа на производительность
Характеристики среды: среды, содержащие песок (например, шахтные стоки), взвешенные вещества (очистка сточных вод), ускоряют износ корпуса насоса.
Снижение производительности: износ проточной части корпуса насоса приводит к увеличению гидравлических потерь (потеря эффективности 5-10%) и может вызвать вибрацию (из-за неравномерности проточной части).
Пример: в шахтном водоотливном насосе использовался чугунный корпус, перекачивалась вода с содержанием 3% песка. Через полгода толщина стенок рабочего колеса уменьшилась на 1-2 мм, напор снизился на 15%.
2. Стратегия выбора износостойких материалов
Высокохромистый чугун (например, Cr20): твердость HRC55-60, износостойкость в 3-5 раз выше, чем у обычного чугуна, подходит для сред, содержащих твердые частицы (например, горнодобывающая промышленность, металлургия).
Керамическое покрытие: на внутреннюю поверхность чугунного корпуса насоса наносится оксид циркония (ZrO₂) для образования износостойкого слоя (толщина 0,5-1 мм). Стоимость на 30% ниже, чем у высокохромистого чугуна, подходит для насосов малой и средней мощности.
В-третьих, коррозионная стойкость: обеспечивает совместимость со средой и срок службы
1. Типы коррозии и режимы разрушения материала
Химическая коррозия: кислая среда (например, сточные воды с pH < 4) вызывает коррозию чугунного корпуса насоса, нержавеющая сталь (304) может подвергаться точечной коррозии в среде, содержащей ионы хлора (Cl->200 ppm).
Электрохимическая коррозия: контакт различных материалов (например, чугунный корпус и медный рабочий колесо) образует гальваническую пару, ускоряя коррозию корпуса насоса.
Влияние на производительность: коррозия приводит к уменьшению толщины стенок корпуса насоса (например, скорость коррозии > 0,5 мм/год), что в конечном итоге приводит к утечкам; одновременно шероховатость поверхности проточной части увеличивается, эффективность снижается.