水泵汽蚀修复和节能改造技术应用.docx
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水泵汽蚀修复和节能改造技术应用
高分子技术在水泵修复和节能改造应用
摘要:
高分子修复技术,是一种可以快速实现设备修复和防护的设备保全手段。
常见的设备问题,包括磨损、汽蚀、腐蚀、老化等原因引起的设备缺陷,造成设备有效运行效率低、停机、报废以及其他安全运行隐患等,可以通过高分子技术对设备进行修复其缺陷,避免不必要停机和运行安全隐患。
同时,超滑的涂层性能,可以降低介质在过流面阻滞力,提高设备运行效率,实现节能降耗的目的。
关键字:
水泵汽蚀修复高分子陶瓷金属材料超滑涂层节能降耗
高分子技术在水泵修复和节能改造应用
高分子技术,应用在水泵的修复和节能中,旨在实现设备完整修复、节能降耗,降低设备故障率和减少企业生产成本,也是西方发达国家重要的修复和节能手段之一。
一、材料简介
原装进口高分子陶瓷金属材料是一种以高分子复合聚合物(活性树脂等)与金属粉末或陶瓷颗粒组成的双组分复合材料,它是在高分子化学、有机化学、胶体化学和材料力学等学科基础上发展起来的一门技术。
高分子修复和防护材料具有以下特点:
(1)优异的附着力:
活性高分子与基体表面形成分子间作用力,使其与修复部件形成范德华力和氢键链接;
(2)优异的机械性能:
满足机械设备在运行过程中所产生的各种复合力的要求,具有良好的机械加工性能;
(3)抗化学腐蚀性能:
杜绝大多数高温下的有机酸、无机酸及混合酸的腐蚀;
(4)常温下就可以完全固化,无需高温加热,避免传统修复技术产生热应力和热变形。
(5)材料的安全性:
100%固体,材料无挥发性;无毒无害,可以和皮肤直接接触,通过江苏省疾病预防控制中心检测,符合江苏省卫生厅涉及饮用水卫生安全产品的认定。
按照材料使用的标准工艺,首先对设备待修复表面进行喷砂等粗化处理,去除锈蚀、浮尘等杂物,露出金属本体,再使用高分子材料,配合一定工具和手段,对缺陷位置进行修复。
材料在固化阶段,与粗化后的金属表面自由电子之间发生了电子转移,材料与基体间形成了分子间力,是一种非常牢靠的粘接手段,区别于常规材料与基体间的物理粘接性能。
所以无论是修复还是涂层,只要严格按照材料使用标准和工况,去除意外破坏等因素,高分子金属陶瓷,是不会出现过早脱落、失效等情况。
二、叶轮修复和防护
2016年3月起,********自来水公司委托*****工程技术有限公司,对给排水公司下属自来水厂的原水泵、反冲洗泵、二水泵叶轮,进行修复和防护。
铸铁叶轮运行中,出现了较大的汽蚀缺陷,再加上在加氯工段,加入了一定的氯气,氯腐蚀产生微凹坑,流体就会发生涡流效应,加重汽蚀发生程度,缩短设备寿命。
对于以上两种主要影响损害的因素,选用的理想防护材料不但能够一定程度抵抗汽蚀发生,而且能耐得住氯的侵蚀。
我们采用英国DEPolymers公司生产的高分子陶瓷金属修复材料DEP201进行修复,使用高分子陶瓷金属耐磨涂层DEP202和DEP203(防汽蚀、防磨损超滑陶瓷金属涂层)进行涂层防护和运行保护。
具体工艺如下:
1,叶轮喷砂处理:
无论新旧叶轮,按照高分子材料使用规范,都必须进行粗化处理,祛除表面锈层、垢层等(表面满足瑞典标准Sa2.5,或者表面粗糙度不小于75μm),所以首先对叶轮进行了喷砂粗化处理。
叶轮损坏程度和喷砂之后的如组图(组图一):
组图一
2,叶轮清洗:
喷砂之后,会有浮灰、浮锈、油脂等杂物置于叶轮表面,必须采用MEK等专用清洗剂,进行清洗,彻底去除表面杂物。
3,缺陷修复:
(1)焊接龙骨:
由于叶轮的叶片汽蚀缺陷非常严重,已经失去原有叶形,为了使修复材料更好的施用固着,并达到强度要求,按照叶形轮廓,焊接钢筋做为龙骨,然后点焊钢丝网作为附着物,增强叶形内部结构强度。
如下图(组图二):
组图二
(2)底涂侵润:
汽蚀缺陷非常大,首先刷涂一层陶瓷涂层DEP202充分侵润,尤其是汽蚀较深位置,一定要侵润到底,并把尽量多的涂层材料填充进缺陷,如下图(组图三):
组图三
(3)修复和塑性:
待第一层DEP202陶瓷涂层表固之后,使用DEP201金属陶瓷修复材料,修复叶轮的大小缺陷,尤其是缺陷较深位置,注意修复材料的使用,一定要用力,不要有留空。
已经汽蚀叶片,使用修复材料配合增强带,对叶片进行塑形,注意未汽蚀部位留下的轮廓走向和汽蚀较少的叶片外形作为基准,施用修复材料,如下图(组图四):
组图四
4,涂层防护:
修复完成和固化后,稍作机械打磨处理,去除修复留下的明显毛刺、凹凸,就可以使用高分子陶瓷金属DEP202进行全方位涂覆修复后的第一层,注意用力,不要留下任何漏涂,保证涂层均匀。
涂层厚度250-380微米。
由于DEP202是深灰色,考虑到颜色对比避免漏涂、美观等各方面的因素,第二层涂层采用蓝色的高分子超滑陶瓷金属涂层DEP203进行涂覆,涂覆要求与第一层相同。
如下图(组图五):
组图五
5,找补和精细打磨处理:
由于涂层在使用过程中,不可避免会污染到叶轮配合边缘、轴等位置,施工过程中发现大块的材料滴漏,用抹布蘸丙酮及时处理,未及时处理的,待涂层表固之后,必须进行精细打磨。
打磨过程中,发现还有微小缺陷位置未处理,必须及时找补和涂覆,力争每一个环节都做到完美。
打磨之后的照片(组图六):
组图六
6,找涂并完工:
打磨之后,去掉修复缺陷,并找补漏涂之后,叶轮修复和涂层就可以完工,其现场图片如下:
包括叶片修复局部图和整体效果图(组图七)。
组图七
7,固化:
常温25℃下,设备修复和防护涂层24小时后,就可以完全固化,设备既可以投入使用。
三,叶轮修复之后泵运行状态和能耗说明
组图八
上面组图八为2015年至2016年,二磅房(供水)水泵,平均每个月能耗图和曲线表(千吨水耗电量)。
也就是对叶轮修复前后的对比。
由图可以得到以下结论:
1,2016年的平均能耗曲线均在2015年之下,说明通过叶轮修复防护,能达到一定程度的节约能源的作用。
2,2016年平均能耗数据相比2015年全年,经过计算,综合能耗降低了2.48%。
3,运行稳定性:
材料完全固化后,既可以安装投入使用。
水泵运行稳定,震动和轴温都是正常合理。
四,叶轮修复后运行一年的状态
2017年3月底,水泵叶轮经过修复之后,已经运行1年,水厂着手揭盖打开检查去年的修复效果,现场照片如下组图八:
组图九
原来汽蚀比较严重位置(组图一),运行一年,几乎完好,仅仅发现黑色箭头所指位置,约鸡蛋大小的汽蚀,汽蚀掉的仅仅是一层很浅的涂层,没有伤害本体(正常施工,修复后涂覆两层),不影响正常运行。
叶轮表面,颜色呈现红色,是由于泵壳内的锈迹附着,以致非常难看,但是里面涂层完好;拿抹布用力擦试一下,就露出里面光洁完好的涂层(如图蓝色箭头所指)。
本着不存在任何缺陷的原则,既然打开了,就顺手把加补了一层涂层(如组图九第二张)。
五,泵壳过流面修复和超滑节能涂层施工
水泵的基本信息(第四水厂二磅房水泵铭牌信息):
生产厂家
上海凯士比泵有限公司
出厂日期
2005年8月
型号
RDL700-710A
流量
5833m³/h
扬程
45m
转速
990r/min
水泵的长时间运行,叶轮汽蚀是在所难免的,但泵壳也存在一定的腐蚀和汽蚀缺陷。
泵壳(泵座和泵盖)内表面非常粗糙,有腐蚀产生的点状突起、颜色呈现红色的铁锈、以及结垢附着。
通过喷砂处理之后,去除表面锈蚀层和结垢层,然后修复汽蚀缺陷和不平整位置,最后涂覆超滑涂层。
1,喷砂:
水泵拆解后,提出叶轮,检查叶轮损坏以及泵壳、泵座、变径管道腐蚀情况。
现场搭建硼砂防护棚,保证防护棚严格密封,把15kwh引风机置于防护棚内,再接上塑料薄膜风管,风管另一端通向泵房外不受灰尘影响的区域。
目的是喷砂时,把灰尘引到外面,避免污染泵房。
同时注意周边电机的保护,要用塑料薄膜包裹严实,避免灰尘影响到电机。
如下图(组图九),未喷砂时,泵座和端盖的汽蚀和腐蚀形貌。
组图十
2,清砂和清洗:
喷砂后,拆解防护棚,及时对现场喷过的砂子进行清理。
清砂基本结束后,先用压缩空气吹扫一下表面,再用吸尘器局部吸尘,然后再进行清洗,彻底去除表面杂物和浮尘。
如下图(组图十)为喷砂后,泵壳的形貌和局部汽蚀状况。
组图十一
3,修复和节能涂层:
清洗之后,发现有局部汽蚀、磨损缺陷,及时修复至原来的轮廓。
若缺陷较深,可以先进行侵润第一道涂层(DEP203超滑陶瓷涂层),然后再进行修复。
修复表固完成,进行第二道涂层。
注意毛刷的用力力道和方向,不要有漏涂,尽量避免流挂。
每一道涂层光洁平滑。
涂层固化后,若有局部缺陷和滴漏,使用打磨机打磨平整,然后再涂层找补。
如下图(组图十一)节能涂层涂覆后,泵壳、泵座、变径管道等照片。
组图十二
4,固化:
每一台涂层施工完毕后,常温下24小时,既可以投入使用。
六,高分子超滑涂层节能效果分析:
2017年3月低至5月上旬,******工程技术有限公司,对******自来水公司下属第三、第四自来水厂二磅房的7台水泵(共4640kwh),进行了节能涂层施工(总装机功率:
7050kwh,第三厂:
5*410kwh,第四厂:
5*1000kwh),下面图表(图十三)是两个磅房综合的平均能耗(kwh/dm3)数据统计,数据至今年六月份:
图十三
由于施工完毕后距离最后的统计日期较短,肯定有一定的误差,但是节约能耗的趋势已经非常明显。
由上图可以可以得到以下结论:
1,从2015年-2017年6月份的平均能耗曲线可以看出,无论是叶轮修复防护还是后期水泵节能涂层,能耗曲线都是逐年下降。
2,2016年1-6月至到2017年1-6月份的数据比较,通过节能涂层施工后,降低了单位水平均耗电量的百分比为2.11%,已经初现节能端倪。
3,2015年1-6月份至2017年1-6月份的数据比较,经过水泵修复和节能改造后,综合降低了单位水平均耗电量的百分比为4.06%,效果也是非常显著的。
4,如果二磅房全部磅组进行节能改造,其综合的节能效果会更加显著。
5,如果数据统计到2017年底,正常情况下,得到的节能能耗比,也会随着超滑涂层发挥的作用,节能百分比会更大。
6,以水厂平均日供水50万吨计算(500dam3/天),
一年供水量:
365天×500dam3/天=182500dam3
节能改造之前平均能耗(kwh/dam3):
224.88kwh/dam3
节能改造之后,降低能耗以4%计算,降低平均能耗为:
224.88kwh/dam3×4%=9kwh/dam3
一年节约电耗约为:
182500dam3×9kwh/dam3=1642500kwh。
工业用电以0.75元/kwh计,一年节电费用:
1642500kwh×0.75元/kwh=1231875元
七,水泵修复及其节能改造综合结论:
通过本次修复和节能改造,实现了节能率在3%以上的目标,估算节约能耗费用在120万/年以上,也实现了总的改造投资成本,也会在一年之内回收的承诺。
节能涂层年限至少为4年,第一年回收投资成本之后,余下的将做为节能改造投资的回馈。
所以,此次改造,不但实现了节能要求,降低企业生产成本,也给企业运行带来额外的经济回报。
通过高分子技术对水泵进行修复和防护,不但解决了水泵缺陷损害问题,也会使水泵抗汽蚀、腐蚀能力增强,可以减少水泵检修频率,保证了水泵安全稳定运行,大大提高水泵使用寿命。
综上所述,采用高分子技术,对水泵进行修复和节能改造,除了直观经济效益非常显著之外,同时也减少设备维护成本、提高了设备寿命,是一项非常值得推广的项目。
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- 水泵 汽蚀 修复 节能 改造 技术 应用