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    潛水排污泵是一種泵與電機(jī)連體，并同時(shí)潛入液下工作的泵類產(chǎn)品，與一般臥式泵或立式污水泵相比，潛水排污泵明顯具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：

    1.結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小。潛水排污泵由于潛入液下工作，因此可直接安裝于污水池內(nèi)，無需建造專門的泵房用來安裝泵及機(jī)，可以節(jié)省大量的土地及基建費(fèi)用。

    2.安裝維修方便。小型的潛水排污泵可以自由安裝管道泵，大型的潛水排污泵一般都配有自動(dòng)藕合裝置可以進(jìn)行自動(dòng)安裝，安裝及維修相當(dāng)方便。

    3.連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)。潛水排污泵由于泵和電機(jī)同軸，軸短，轉(zhuǎn)動(dòng)部件重量輕，因此軸承上承受的載荷(徑向)相對(duì)較小，壽命比一般泵要長(zhǎng)得多。

    4.不存在汽蝕破壞及灌引水等問題。特別是后一點(diǎn)給操作人員帶來了很大的方便。5.振動(dòng)噪聲小，電機(jī)溫升低，對(duì)環(huán)境無污染。

正是由于上述優(yōu)點(diǎn)，潛水排污泵已越來越受到人們的重視，管道泵使用的范圍也越來越廣，由原來的單純地用來輸送清水到現(xiàn)在的可以輸送各種生活污水、工業(yè)廢水、建筑工地排水、液狀飼料等等。在市政工程、工業(yè)、醫(yī)院、建筑、飯店、水利建設(shè)等各行各業(yè)中起著十分重要的作用。

但是任何事物都是一分為二的，對(duì)于潛水排污泵來說最關(guān)鍵的問題是可靠性問題，因?yàn)闈撍盼郾玫氖褂脠?chǎng)合是在液下;輸送的介質(zhì)是一些含有固體物料的混合液體;泵與電機(jī)靠得很近;泵為立式布置，轉(zhuǎn)動(dòng)部件重量與葉輪承受水壓力同向。這些問題都使得潛水排污泵在密封、電機(jī)承載能力、軸承布置及選用等方面的要求比一般的污水泵要高。

為了提高潛水排污泵的壽命，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外大部分廠家都在泵的保護(hù)系統(tǒng)上想辦法，即在泵發(fā)生泄漏、過載、超溫等故障時(shí)能進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，并自動(dòng)停機(jī)備修管道泵?？墒俏覀冋J(rèn)為，在潛水排污泵中設(shè)置保護(hù)系統(tǒng)很有必要的，它能有效地保護(hù)電泵的安全運(yùn)行。但這并不是問題的關(guān)鍵，保護(hù)系統(tǒng)只不過是在泵發(fā)生故障后的一種補(bǔ)救辦法，是一種比較被動(dòng)的辦法。

問題的關(guān)鍵應(yīng)該是從根本著手，徹底解決泵在密封、過載等方面的問題，這才是一種較為主動(dòng)的辦法。為此我們把副葉輪流體動(dòng)力密封技術(shù)及泵的無過載設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于潛水排污泵中來，較大提高了泵密封可靠性和承載能力，延長(zhǎng)了泵的使用壽命。

一、副葉輪流體動(dòng)力密封技術(shù)的應(yīng)用

    所謂的副葉輪流體動(dòng)力密封是指在泵的葉輪后蓋板背面附近同軸反方向安裝一開式葉輪。當(dāng)泵工作時(shí)，副葉輪隨泵主軸一起旋轉(zhuǎn)，副葉輪中的液體也會(huì)一起旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)的液體會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向外的離心力，這個(gè)離心力一方面頂住流向機(jī)械密封處的液體，降低了機(jī)械密封處的壓力。另一方面阻止介質(zhì)中的固體顆粒進(jìn)入機(jī)械密封的摩擦副中，減少機(jī)械密封磨塊的磨損，延長(zhǎng)了其使用壽命。副葉輪除了起到密封作用外，還可以起到降低軸向力的作用，在潛污泵中軸向力主要是由液體作用在葉輪上的壓差力和整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重力所組成，這兩個(gè)力的作用方向是相同的，合力是由兩個(gè)力相加而成。可以看出，在性能參數(shù)完全相同的情況下，潛污泵的軸向力比一般臥式泵要大，而平衡難度比立式泵要難。所以在潛污泵中，軸承容易損壞其原因也是與軸向力大有著很大的關(guān)系。而如果安裝了副葉輪，液體作用在副葉輪上壓差力的方向是與上述兩力的合力相反的，這樣可以抵消一部分軸向力，也就起到了延長(zhǎng)軸承壽命的作用。但是使用副葉輪密封系統(tǒng)也有一個(gè)缺點(diǎn)，那就是在副葉輪上要消耗一部分能量，一般在3%左右，但是只要設(shè)計(jì)合理，完全可以把這部分損失降低到最低限度。

二、泵的無過載設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用

    在一般的離心泵中，功率總是隨著流量的增加而增加的，也就是說，功率曲線是一根隨流量增加而上升的曲線，這對(duì)泵的使用會(huì)帶來一個(gè)問題:當(dāng)泵在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，一般來說，泵的功率小于電機(jī)額定功率，這臺(tái)泵的使用是安全的;但是當(dāng)泵揚(yáng)程降低時(shí)，流量就會(huì)增加(從泵的性能曲線可以看出)，功率也隨之增加。當(dāng)流量超過設(shè)計(jì)工況點(diǎn)流量并到達(dá)一定值時(shí)，泵的輸入功率可能會(huì)超過電機(jī)額定功率而造成電機(jī)過載而燒毀。

    電機(jī)過載運(yùn)行時(shí)要么保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作使泵停止轉(zhuǎn)動(dòng);要么保護(hù)系統(tǒng)失靈使電機(jī)燒毀。泵的揚(yáng)程低于設(shè)計(jì)工況點(diǎn)揚(yáng)程使用的情況，在實(shí)際中也是經(jīng)常會(huì)遇到的，一種情況是在泵選型時(shí)，泵的揚(yáng)程選得過高，而實(shí)際使用時(shí)泵是降低揚(yáng)程使用的;另一種情況是，在使用中泵的工況點(diǎn)不太好確定，換句話說泵的流量需要經(jīng)常進(jìn)行調(diào)節(jié);還有一種情況是泵需要經(jīng)常改變地點(diǎn)使用。這三種情況者陌可能使泵過載而影響泵的使用可靠性?？梢赃@么說，對(duì)于沒有全揚(yáng)程特性的泵(包括潛水排污泵)，其使用范圍會(huì)受到很大程度上的限制。所謂的全揚(yáng)程特性(也稱無過載特征)是指功率曲線隨流量增加而上升的速度非常緩慢，更理想的是當(dāng)流量增加到某一定值時(shí)，功率不但不會(huì)再上升，反而會(huì)有所下降，也就是說功率曲線是一根有駝峰的曲線，如果這樣的話，我們只要選擇電機(jī)額定功率略超過駝峰點(diǎn)的功率值，那么在0流量到最大流量的整個(gè)范圍內(nèi)，你無論在那一個(gè)工況點(diǎn)上運(yùn)行，泵的功率都不會(huì)超過電機(jī)功率而使泵過載，對(duì)于具備這種性能的泵，無論是選型還是使用時(shí)，都會(huì)非常方便和可靠。另外電機(jī)功率也不需配得過大，可以節(jié)省可觀的設(shè)備費(fèi)用。凱美泵業(yè)技術(shù)部提供

通過離心泵與管路系統(tǒng)的特性曲線圖分析了離心泵流量調(diào)節(jié)的幾種主要方式：出口閥門調(diào)節(jié)、泵變速調(diào)節(jié)和泵的串、并聯(lián)調(diào)節(jié)。用特性曲線圖分析了出口閥門調(diào)節(jié)和泵變速調(diào)節(jié)兩種方式的能耗損失，并進(jìn)行了對(duì)比，指出離心泵用變速調(diào)節(jié)流量比用出口閥門調(diào)節(jié)流量可以更好的節(jié)約能耗，且節(jié)能效率與流量變化大小有關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)該注意變速調(diào)節(jié)的范圍，才能更好的應(yīng)用離心泵變速調(diào)節(jié)。

    離心泵是廣泛應(yīng)用于化工工業(yè)系統(tǒng)的一種通用流體機(jī)械。它具有性能適應(yīng)范圍廣（包括流量、壓頭及對(duì)輸送介質(zhì)性質(zhì)的適應(yīng)性）、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易、操作費(fèi)用低等諸多優(yōu)點(diǎn)。通常，所選離心泵的流量、壓頭可能會(huì)和管路中要求的不一致，或由于生產(chǎn)任務(wù)、工藝要求發(fā)生變化，此時(shí)都要求對(duì)泵進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，實(shí)質(zhì)是改變離心泵的工作點(diǎn)。離心泵的工作點(diǎn)是由泵的特性曲線和管路系統(tǒng)特性曲線共同決定的，因此，改變?nèi)魏我粋€(gè)的特性曲線都可以達(dá)到流量調(diào)節(jié)的目的。目前，離心泵的流量調(diào)節(jié)方式主要有調(diào)節(jié)閥控制、變速控制以及泵的并、串聯(lián)調(diào)節(jié)等。由于各種調(diào)節(jié)方式的原理不同，除有自己的優(yōu)缺點(diǎn)外，造成的能量損耗也不一樣，為了尋求最佳、能耗最小、最節(jié)能的流量調(diào)節(jié)方式，必須全面地了解離心泵的流量調(diào)節(jié)方式與能耗之間的關(guān)系。

    1、泵流量調(diào)節(jié)的主要方式 

    1.1 改變管路特性曲線     改變離心泵流量最簡(jiǎn)單的方法就是利用泵出口閥門的開度來控制，其實(shí)質(zhì)是改變管路特性曲線的位置來改變泵的工作點(diǎn)。

    1.2 改變離心泵特性曲線 

    根據(jù)比例定律和切割定律，改變泵的轉(zhuǎn)速、改變泵結(jié)構(gòu)（如切削葉輪外徑法等）兩種方法都能改變離心泵的特性曲線，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量（同時(shí)改變壓頭）的目的。但是對(duì)于已經(jīng)工作的泵，改變泵結(jié)構(gòu)的方法不太方便，并且由于改變了泵的結(jié)構(gòu)，降低了泵的通用性，盡管它在某些時(shí)候調(diào)節(jié)流量經(jīng)濟(jì)方便[1]，在生產(chǎn)中也很少采用。這里僅分析改變離心泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量的方法。從圖1中分析，當(dāng)改變泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量從Q1下降到Q2時(shí)，泵的轉(zhuǎn)速（或電機(jī)轉(zhuǎn)速）從n1下降到n2，轉(zhuǎn)速為n2下泵的特性曲線Q-H與管路特性曲線He=H0+G1Qe2（管路特曲線不變化）交于點(diǎn)A3(Q2，H3)，點(diǎn)A3為通過調(diào)速調(diào)節(jié)流量后新的工作點(diǎn)。此調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)效果明顯、快捷、安全可靠，可以延長(zhǎng)泵使用壽命，節(jié)約電能，另外降低轉(zhuǎn)速運(yùn)行還能有效的降低離心泵的汽蝕余量NPSHr，使泵遠(yuǎn)離汽蝕區(qū)，減小離心泵發(fā)生汽蝕的可能性[2]。缺點(diǎn)是改變泵的轉(zhuǎn)速需要有通過變頻技術(shù)來改變?cè)瓌?dòng)機(jī)（通常是電動(dòng)機(jī)）的轉(zhuǎn)速，原理復(fù)雜，投資較大，且流量調(diào)節(jié)范圍小。

     1.3 泵的串、并連調(diào)節(jié)方式

     當(dāng)單臺(tái)離心泵不能滿足輸送任務(wù)時(shí)，可以采用離心泵的并聯(lián)或串聯(lián)操作。用兩臺(tái)相同型號(hào)的離心泵并聯(lián)，雖然壓頭變化不大，但加大了總的輸送流量，并聯(lián)泵的總效率與單臺(tái)泵的效率相同；離心泵串聯(lián)時(shí)總的壓頭增大，流量變化不大，串聯(lián)泵的總效率與單臺(tái)泵效率相同。

     2、不同調(diào)節(jié)方式下泵的能耗分析

     在對(duì)不同調(diào)節(jié)方式下的能耗分析時(shí)，文章僅針對(duì)目前廣泛采用的閥門調(diào)節(jié)和泵變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)兩種調(diào)節(jié)方式加以分析。由于離心泵的并、串聯(lián)操作目的在于提高壓頭或流量，在化工領(lǐng)域運(yùn)用不多，其能耗可以結(jié)合圖2進(jìn)行分析，方法基本相同。

     2.1 閥門調(diào)節(jié)流量時(shí)的功耗

     離心泵運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸入泵軸的功率N為：

     N＝vQH／η

     式中N——軸功率，w；

     Q——泵的有效壓頭，m；

     H——泵的實(shí)際流量，m3/s；

     v——流體比重，N/m3；

     η——泵的效率。

     當(dāng)用閥門調(diào)節(jié)流量從Q1到Q2，在工作點(diǎn)A2消耗的軸功率為：

     NA2＝vQ2H2／η     vQ2H3——實(shí)際有用功率，W；

     vQ2(H2－H3)——閥門上損耗得功率，W；

     vQ2H2(1／η－1)——離心泵損失的功率，W。

     2.2 變速調(diào)節(jié)流量時(shí)的功耗

     在進(jìn)行變速分析時(shí)因要用到離心泵的比例定律，根據(jù)其應(yīng)用條件，以下分析均指離心泵的變速范圍在±20%內(nèi)，且離心泵本身效率的變化不大[3]。用電動(dòng)機(jī)變速調(diào)節(jié)流量到流量Q2時(shí)，在工作點(diǎn)A3泵消耗的軸功率為：     NA3＝vQ2H3／η     同樣經(jīng)變換可得：

     NA3＝vQ2H3＋vQ2H3(1／η－1) （2）

     式中 vQ2H3——實(shí)際有用功率，W；

     vQ2H3(1／η－1)——離心泵損失的功率，W。

     2.3 能耗對(duì)比分析 

     3、結(jié)論

     對(duì)于目前離心泵通用的出口閥門調(diào)節(jié)和泵變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)兩種主要流量調(diào)節(jié)方式，泵變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)節(jié)約的能耗比出口閥門調(diào)節(jié)大得多，這點(diǎn)可以從兩者的功耗分析和功耗對(duì)比分析看出。通過離心泵的流量與揚(yáng)程的關(guān)系圖，可以更為直觀的反映出兩種調(diào)節(jié)方式下的能耗關(guān)系。通過泵變速調(diào)節(jié)來減小流量還有利于降低離心泵發(fā)生汽蝕的可能性。當(dāng)流量減小越大時(shí)，變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效率也越大，即閥門調(diào)節(jié)損耗功率越大，但是，泵變速過大時(shí)又會(huì)造成泵效率降低，超出泵比例定律范圍，因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)該從多方面考慮，在二者之間綜合出最佳的流量調(diào)節(jié)方法。

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