多级泵的工作原理是通过叶轮的旋转产生离心力，叶轮槽道中的水在离心力的作用下甩向外围流进泵壳，叶轮中心压力降低，吸水井中的水在进水管压的作用下流人叶轮，从而不断地吸水供水，螺旋形泵壳也要完成把从叶轮甩出的水的动能大部分变成压力能、平稳地引向送水管道的任务。
在水泵的运行过程中，叶轮带动液体在泵内旋转，叶轮外表面与液体、液体与泵壳、运动液体内部都有摩擦损失，还有液体运动的漩涡损失、冲击损失，在泵体内循环流动的液体因克服间隙阻力消耗掉的容积损失等。由于泵内的各种损失，水获得的有效功率总是小于轴功率。只有尽可能地减少泵内的各种损失，才能提高水泵的运行效率。
在多级离心泵的三大损失中，机械损失和水力损失都与泵过流面的粗糙度有直接关系，过流面越粗糙，损失越大。对于中低比转速的离心泵，损失更加严重，当n1=30时，占机械损失主要部分的圆盘摩擦损失可增大到接近有效功率的30%。如能减小与液体直接接触的过渡面、叶轮外表面的粗糙度，则可显著减少泵内的机械损失和水力损失。基于上述原理，使用超滑金属涂料，可以达到减小表面粗糙度从而降低水泵功率损失的目的。
由于受泥沙，水流的冲刷，介质的腐蚀，多级离心泵叶轮会逐渐磨损、腐蚀。叶片表面常形成沟槽或条痕，或受空蚀破坏，叶片出现蜂窝状的孔洞，甚至穿孔。如果叶片铸造时就带有气孔、砂眼或夹渣，运行后表面容易出现气孔，甚至裂缝。
一、多级泵叶轮的几种常见修复方法
多级离心泵叶轮的修复有多种方法，叶轮汽蚀修补的方法较多，如采用ARC高分子复合材料涂护、粉末喷涂(焊)、环氧树脂涂护以及橡胶、尼龙复合材料修补等，还有采用不锈钢镶嵌、堆焊等。采用环氧树脂高分子材料涂护具有施工方法简单、价格低廉等优点，而且效果好。通过优化配比，有针对性地调整材料的性能指标，显示出高强度的粘接力和吸收冲击能量的韧性，具有很高的抗汽蚀、磨蚀破坏的强度和硬度。
环氧树脂修补法
按配合比、顺序取适量环氧树脂、乙二胺、邻苯二甲酸二丁酯、丙酮放在玻璃器皿中混合、拌匀。搅拌时注意胶黏剂的黏稠度，适量添加丙酮用量。配制好的环氧树脂最好在20-30min内用完。用羊毛刷蘸取环氧树脂，刷涂叶片表面砂眼、气孔处，刷涂时用尖锥轻轻挤出砂眼、气孔中间的气泡，尽量涂匀涂实，同时用刮板轻轻刮平压实。待环氧树脂1-2h固化后，再刷涂2～3遍。最后一遍涂刷时，务必使叶片表面光滑平顺。涂刷结束后，叶轮放在20-30℃及相对湿度较低的环境下，慢慢养护48h。待环氧树脂完全固化后，用锉刀或磨光机对叶轮轮廓线以及面层上的凸起进行修整。
铜丝修补法
对于针孔状的汽蚀，只要其孔洞没有连接成片，可用紫铜丝打人针孔，用锉刀锉光即可。处理前要先用磨光机清除叶片表面铁锈、污物，然后用氧一乙炔焰吹除气孔内杂物，再向孔内填充适当粗细的紫铜丝，同时用尖手锤敲击，将紫铜丝挤压、挤实到孔中，最后用锉刀锉平。
速成钢修补法
速成钢是一种固化前为胶泥状的粘接修补剂，固化后的强度高、硬度高、不收缩、不锈蚀，适合对钢、铁等金属材质出现的气孔、裂纹、砂眼等处填充与修补，具有较强的黏合效果。修补前，将拟修补处周围的浮锈、污物等清理干净，并粗糙化。取出速成钢塑料管中的胶体，将胶体内芯与外皮两种不同颜色的材料用手快速充分揉和成一色(约1～2min)，达到发热柔软为好。在速成钢胶体要凝固前，用力粘牢到修补处，并随胶体固化过程用力(手或工具)多次压实，增强胶与叶片的附着力。速成钢硬化后，用锉刀锉平。
气焊修补法
将叶轮放在炭火上加热到400-500℃，在补焊处挂锡，再用氧一乙炔焰把黄铜丝熔到需要修复的沟槽或孔洞中，焊完后移去炭火，用石棉板覆盖保温，让叶片缓慢冷却，以免产生裂纹。焊补后用锉刀按原有轮廓线进行加工修整。
二、多级泵叶轮磨损的几种改造方案
影响多级泵叶轮使用寿命的主要因素是叶轮的设计参数和材料。在不降低叶轮材料耐蚀性的前提下提髙其耐磨损腐蚀性能优化叶轮的设计参数,是延长叶轮使用寿命最有效的办法。可以参照由多级离心泵专业厂家长沙中联泵业技术部工程人员讲解多级离心泵叶轮磨损可以进行以下几种改造方案。
- 在卧式多级离心泵叶轮上喷涂环氧金刚砂面层防护,由环氧树脂、固化剂、增韧剂、稀释剂及填料等拌制成砂浆,涂抹在叶轮和蜗壳表面上。底层与母材结强度400~450kg/cm,中层抗拉强度130kg/cm2,抗压强度500kg/cm2,剪切强度300kg/cm。以金刚砂为辅剂,环氧树脂为主剂配成的粘结材料,而金刚砂的耐磨性较好,所以二者结合呈现岀粘接力强、耐水性及抗泥沙磨损性好,且具有较强的抗冲击性能。
按此方案对该泵进行综合改造后,运行半年后,叶轮整体无明显腐蚀,效果良好，仅在叶轮表面局部有防护涂层的脱落,但不影响泵的正常使用,达到了预期的效果
- 是提高卧式多级离心泵叶轮的表面光洁度,以减少空泡和气穴的形成。
- 是采用抗磨耗腐蚀性能好的材料,因为金属材料的磨耗腐蚀是机械力引起的磨损和介质的腐蚀共同作用的结果。因此采用既耐蚀又抗磨耗的材料将是行之有效的预防措施,根据综合分析后,选用马氏体型不锈钢2Cr13,经淬火后,硬度较高,耐腐蚀性良好。
- 在设计方面,由于固体颗粒对过流表面的磨损过程是复合磨损,即切削磨损和变形磨损同时存在。
由上式可知,速度越大,被磨损材料塑性越小,则总磨损量就越大,因而在设计过程中,在保证流量、扬程不变的情况下,加大了叶轮进口直径,减少水流相对速度,改善流动条件,减少湍流以及适当加厚了叶轮前后盖板的几何尺寸。
