矿浆泵叶轮磨损规律与陶瓷涂层防护性能研究
发布时间：2021-07-30 09:09
作为固液两相流体管道输送系统中的关键设备,矿浆泵在实际生产中多被用于输送含有腐蚀性和磨蚀性的固液两相流浆液,磨损腐蚀成为主要过流件服役过程中普遍存在的问题,这些问题直接导致矿浆泵寿命短、可靠性较差等缺陷。本文对矿浆泵主要过流件叶轮的磨损机理及分布规律进行了研究,并基于表面工程技术制定了叶轮表面陶瓷涂层防护修复方案,制作了陶瓷涂层试样,通过性能试验研究,验证了涂层对叶轮磨损问题防护和修复的可行性。通过Fluent软件,采用离散相模型（DPM）对矿浆泵叶轮进行了磨损特性的数值分析,结果如下:整体上看,叶轮的磨损区域主要集中在叶轮进出口位置。其中叶片部位磨损最为严重,主要集中在叶片的压力面出口区域和吸力面进口区域;另外后盖板部位的磨损也比较严重,主要集中在导流锥附近区域;前盖板上存在少量磨损,但并不严重。不同固相颗粒直径和质量流量会对叶轮磨损区域分布产生不同的影响,随着颗粒直径和质量流量的增大,叶轮磨损率明显增加,磨损区域由吸力面尾部扩展至中部,后盖板的磨损区域也呈现明显向周边区域扩展的趋势。针对叶轮选材、工况及磨损规律,对叶轮新件和磨损件分别制定了相应的防护和修复方案。采用合适的冷喷涂工艺...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 矿浆泵研究概述
1.2.1 流体机械数值模拟发展及研究现状
1.2.2 矿浆泵磨损规律研究现状
1.3 表面涂层研究概述
1.3.1 金属涂层防护
1.3.2 高分子涂层防护
1.3.3 陶瓷材料涂层防护
1.4 论文主要研究内容
第二章 矿浆泵叶轮的磨损研究
2.1 数值模拟基础理论及模型处理
2.1.1 数值模拟理论基础
2.1.2 仿真模型处理
2.2 叶轮磨损规律分析
2.2.1 叶片部位磨损规律
2.2.2 前盖板部位磨损规律
2.2.3 后盖部位板磨损规律
2.3 矿浆泵叶轮磨损机理的探讨
2.3.1 冲蚀磨损理论
2.3.2 磨损的影响因素
2.3.3 叶轮磨损失效形式分析
2.4 本章小结
第三章 叶轮表面陶瓷涂层设计及试样制备
3.1 叶轮防护方案
3.1.1 矿浆泵叶轮表面修复手段的研究现状
3.1.2 叶轮的防护修复方案
3.2 陶瓷涂层的防护机理及制备技术
3.2.1 防护机理
3.2.2 制备方法
3.3 陶瓷涂层试样制备
3.3.1 冷喷涂技术
3.3.2 涂层制备工艺
3.4 本章小结
第四章 陶瓷涂层试样的性能试验研究
4.1 涂层形貌及孔隙率分析
4.1.1 试验方案
4.1.2 结果分析
4.2 涂层硬度性能试验
4.2.1 试验方案
4.2.2 结果分析
4.3 涂层的耐磨损试验
4.3.1 试验方案
4.3.2 结果分析
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 研究结论
5.2 对后续研究工作的展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]13Cr11Ni2W2MoV不锈钢氮化工艺试验[J]. 段宝章. 金属加工(热加工). 2017(21)
[2]往复式柱塞泥浆泵在盐泥回填工艺中的应用[J]. 唐春玲,郑宏乾,王建成. 矿山机械. 2017(07)
[3]液固两相流冲洗油管道的冲蚀磨损特性数值模拟及分析[J]. 金浩哲,易玉微,刘旭,叶浩杰,许健,舒歌平,偶国富. 摩擦学学报. 2016(06)
[4]固液两相流离心泵内颗粒运动规律的数值研究[J]. 夏密,李昳,李凤琴. 机电工程. 2015(12)
[5]耐磨陶瓷涂层制备方法的研究进展[J]. 魏金栋,张宇,周燕琴,倪红军,朱昱. 热加工工艺. 2015(20)
[6]颗粒直径对渣浆泵冲蚀磨损性能的影响[J]. 汪家琼,叶群,闫科委,冯耀宁,余旭男. 排灌机械工程学报. 2014(10)
[7]深海采矿矿浆泵固液两相流数值计算及分析[J]. 徐海良,陈奇,吴波. 计算机仿真. 2014(09)
[8]水轮机叶片表面聚氨酯弹性涂层的抗磨蚀性分析[J]. 张瑞珠,卢伟,严大考,黄荣浩,刘晓东. 表面技术. 2014(01)
[9]海水循环泵双相不锈钢叶轮失效机理分析[J]. 向先保,沙承卓. 水泵技术. 2012(05)
[10]金属陶瓷涂层制备技术及其后处理工艺研究进展[J]. 葛文祥,李相波,程旭东,张覃轶. 材料开发与应用. 2011(04)
博士论文
[1]渣浆泵固液两相三维湍流及冲蚀磨损特性研究[D]. 吴波.中南大学 2010
硕士论文
[1]双吸渣浆泵设计与内部流场数值模拟[D]. 徐娜.江苏科技大学 2016
[2]基于轴类部件磨损修复的冷喷涂涂层制备及性能研究[D]. 王璐璐.集美大学 2015
[3]脉冲激光加热辅助车削氧化铝陶瓷温度场仿真和试验研究[D]. 廖先宇.湖南大学 2013
[4]计算流体力学（CFD）技术用于冷库气流优化的研究[D]. 汤毅.上海海洋大学 2013
[5]表面工程技术在脱硫装置浆液循环泵叶轮中的应用研究[D]. 曾昊朗.武汉理工大学 2011
[6]渣浆泵内固液两相流场的数值模拟与研究[D]. 惠伟安.兰州理工大学 2009
本文编号：3311132
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 矿浆泵研究概述
1.2.1 流体机械数值模拟发展及研究现状
1.2.2 矿浆泵磨损规律研究现状
1.3 表面涂层研究概述
1.3.1 金属涂层防护
1.3.2 高分子涂层防护
1.3.3 陶瓷材料涂层防护
1.4 论文主要研究内容
第二章 矿浆泵叶轮的磨损研究
2.1 数值模拟基础理论及模型处理
2.1.1 数值模拟理论基础
2.1.2 仿真模型处理
2.2 叶轮磨损规律分析
2.2.1 叶片部位磨损规律
2.2.2 前盖板部位磨损规律
2.2.3 后盖部位板磨损规律
2.3 矿浆泵叶轮磨损机理的探讨
2.3.1 冲蚀磨损理论
2.3.2 磨损的影响因素
2.3.3 叶轮磨损失效形式分析
2.4 本章小结
第三章 叶轮表面陶瓷涂层设计及试样制备
3.1 叶轮防护方案
3.1.1 矿浆泵叶轮表面修复手段的研究现状
3.1.2 叶轮的防护修复方案
3.2 陶瓷涂层的防护机理及制备技术
3.2.1 防护机理
3.2.2 制备方法
3.3 陶瓷涂层试样制备
3.3.1 冷喷涂技术
3.3.2 涂层制备工艺
3.4 本章小结
第四章 陶瓷涂层试样的性能试验研究
4.1 涂层形貌及孔隙率分析
4.1.1 试验方案
4.1.2 结果分析
4.2 涂层硬度性能试验
4.2.1 试验方案
4.2.2 结果分析
4.3 涂层的耐磨损试验
4.3.1 试验方案
4.3.2 结果分析
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 研究结论
5.2 对后续研究工作的展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]13Cr11Ni2W2MoV不锈钢氮化工艺试验[J]. 段宝章. 金属加工(热加工). 2017(21)
[2]往复式柱塞泥浆泵在盐泥回填工艺中的应用[J]. 唐春玲,郑宏乾,王建成. 矿山机械. 2017(07)
[3]液固两相流冲洗油管道的冲蚀磨损特性数值模拟及分析[J]. 金浩哲,易玉微,刘旭,叶浩杰,许健,舒歌平,偶国富. 摩擦学学报. 2016(06)
[4]固液两相流离心泵内颗粒运动规律的数值研究[J]. 夏密,李昳,李凤琴. 机电工程. 2015(12)
[5]耐磨陶瓷涂层制备方法的研究进展[J]. 魏金栋,张宇,周燕琴,倪红军,朱昱. 热加工工艺. 2015(20)
[6]颗粒直径对渣浆泵冲蚀磨损性能的影响[J]. 汪家琼,叶群,闫科委,冯耀宁,余旭男. 排灌机械工程学报. 2014(10)
[7]深海采矿矿浆泵固液两相流数值计算及分析[J]. 徐海良,陈奇,吴波. 计算机仿真. 2014(09)
[8]水轮机叶片表面聚氨酯弹性涂层的抗磨蚀性分析[J]. 张瑞珠,卢伟,严大考,黄荣浩,刘晓东. 表面技术. 2014(01)
[9]海水循环泵双相不锈钢叶轮失效机理分析[J]. 向先保,沙承卓. 水泵技术. 2012(05)
[10]金属陶瓷涂层制备技术及其后处理工艺研究进展[J]. 葛文祥,李相波,程旭东,张覃轶. 材料开发与应用. 2011(04)
博士论文
[1]渣浆泵固液两相三维湍流及冲蚀磨损特性研究[D]. 吴波.中南大学 2010
硕士论文
[1]双吸渣浆泵设计与内部流场数值模拟[D]. 徐娜.江苏科技大学 2016
[2]基于轴类部件磨损修复的冷喷涂涂层制备及性能研究[D]. 王璐璐.集美大学 2015
[3]脉冲激光加热辅助车削氧化铝陶瓷温度场仿真和试验研究[D]. 廖先宇.湖南大学 2013
[4]计算流体力学（CFD）技术用于冷库气流优化的研究[D]. 汤毅.上海海洋大学 2013
[5]表面工程技术在脱硫装置浆液循环泵叶轮中的应用研究[D]. 曾昊朗.武汉理工大学 2011
[6]渣浆泵内固液两相流场的数值模拟与研究[D]. 惠伟安.兰州理工大学 2009
本文编号：3311132
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