潛水排污泵密封可靠性和承載能力的探討

摘要：文章通過副葉輪流體動(dòng)力密封技術(shù)及泵的無過載設(shè)計(jì)技術(shù)，科學(xué)地解決潛水排污泵的密封可靠性和軸承的承載能力的問題。

關(guān)鍵詞：副葉輪流體動(dòng)力密封；承載能力；潛水排污泵

中圖分類號(hào)：TH38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-1145（2009）14-0151-01

潛水排污泵由于結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、安裝維修方便、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長、不存在汽蝕破壞及灌引水等問題、振動(dòng)噪聲小，電機(jī)溫升低，對(duì)環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn)已越來越受到人們的重視，使用的范圍也越來越廣，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。

但由于潛水排污泵工作的環(huán)境，決定其最關(guān)鍵的問題是密封可靠性和軸承的承載能力。為了提高潛水排污泵的壽命，現(xiàn)在國內(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。可是我們認(rèn)為，在潛水排污泵中設(shè)置保護(hù)系統(tǒng)是很有必要的，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。這三種情況者可能使泵過載而影響泵的使用可靠性。可以這么說，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，那么在達(dá)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

總之，在潛水排污泵越來越廣泛應(yīng)用的今天，只有以科學(xué)為依據(jù)，將新的技術(shù)應(yīng)用到潛水排污泵的技術(shù)革新中，才能徹底地解決影響其在實(shí)際應(yīng)用中的不足，使其更好地發(fā)揮性能。

作者簡介：李瑞寶(1980- )，男，武警水電第一總隊(duì)后勤部物資運(yùn)輸科助理工程師，研究方向：水電施工的現(xiàn)場協(xié)調(diào)和管理。