高揚程低用對深井泵的影響

馬紅玉

摘要：潛水電泵主要用于提取深井地下水，也可以用于城市、農村、工礦、油田等給排地表清水和高層建筑等加壓供水。其特點是電機與水泵聯接在一起，潛入水中運轉，與其它給排水泵相比，具有噪聲低，不污染水質，不需要泵房，在地表使用占用空間小，投資少，高效節能，安裝、拆卸、使用維修方便等優點。

關鍵詞：深井泵；富裕揚程；揚程計算

1. 深井泵簡介

1.1電源要求

額定頻率為50Hz，額定電壓為380V的三相交流電源

潛水電機必須始終潛入水中，但潛水深度不得超過靜水位已下70m

1.2水質條件

固體雜質含量（質量比）不大于0.01%；

PH值（酸堿度）6.5-8.5；

硫化氫的含量不大于1.5mg/L；

氯離子的含量不大于400mg/L；

水溫不高于20℃

2.深井泵構成

潛水電機組由水泵、電機、輸水管、防水電纜和啟動保護裝置五大部分組成。潛水電泵為單吸多級立式離心泵，潛水電機為充水濕式立式、三相異步電動機，電機與水泵通過聯軸器直聯，配有YC型橡膠電纜。

潛水泵每級導流殼中裝有一個橡膠軸承，葉輪用錐型套固定在泵軸上，導流殼采用空間導葉并由螺栓連接成一體。

潛水泵上部裝有止回閥，避免停機時水錘造成機組損壞。

潛水電機上部裝有防沙器及兩個反向安裝的骨架式油封，組成防沙機構，防止流沙進入電機。

潛水電機采用水潤滑軸承，下部有調壓橡膠膜，自動調節由于溫度等變化而引起的電機內腔充水壓力變化，電機的定子繞組采用聚四氟乙烯絕緣尼龍護套耐水電磁線，有良好的絕緣和耐水性能。

電機下部裝有止推軸承部件，主要消除水泵的剩余軸向力。

電機和水泵采用筒式聯軸器連接，葉輪與泵軸采用錐形套定位，拆裝方便。

3.實例

包頭煤化工建場初期使用兩臺井用潛水泵進行生活用水的供給，同時還需向建設單位所在的東、西生活區提供生活用水。自2009年凈水裝置正常投用后深井泵停止使用，且建設單位退出，切斷向東、西生活區的供水，為保證設備完好備用每周例行試運10分鐘。

由于工藝調整，2013年11月生活水源重新切換到深井泵系統，兩臺設備仍一用一備。由于初期建設為臨時使用，所以設備資料沒有留檔，只知道水泵的額定功率為37Kw，日常使用中通過調節出口閥門的開度控制水泵的電流，憑借使用經驗將電流控制在70A以內。2014年7月30日在對備深井泵試運過程中發現水泵啟動后電流居高不下，調節閥門過程中跳機，請電氣人員到達現場，對水泵的絕緣值進行測量，電機繞組對地絕緣電阻值為零，水泵電機燒毀，需進行維修。

吊出的過程中發現水泵出口管長度為120m，電纜橡套有兩處明顯的破損，銘牌數據為：型號200QJ50-156/12，流量50m?/h、揚程156m、額定電流80A。

維修人員在對設備解體檢修時發現除電機線圈燒毀外，橡膠軸承及泵軸磨損嚴重。重新纏繞線圈，更換磨損的橡膠軸承及泵軸，更換130m新電纜，重新制作防水。再次將水泵下入到井內，無論如何調整出口閥門的開度，電流在106A與160A間波動，幾秒鐘后便自保跳機，無法使用。此臺設備不能使用，另一臺水泵在無備用泵的情況下保證全場1500人的生活用水，安全系數極低，需盡快找出超流原因，予以消除，恢復平穩生產。

4.原因分析

據初次維修時故障現象分析，導致電機燒毀的原因有如下兩個方面：

4.1電氣原因：電磁線絕緣下降或破壞；電纜破裂；接頭進水；缺相運行；電機內缺水。提升過程中已發現電纜橡套有破損且電機內沒有缺水現象，其它現象雖不能明確原因，但可在維修過程中消除。

4.2水泵揚程選用不合理，大馬拉小車，水泵富裕揚程過大，設備超負荷運行。

一臺高揚程離心泵低揚程使用時，配套電機功率會超過額定功率。因為根據離心泵的特性曲線圖可清楚看出，當壓力下降時，流量增加，功率曲線也上升，且泵的效率也下降，因此泵的流量與揚程選擇很重要，使泵運行在其效率曲線最高附近。離心泵的揚程是用來克服高度和阻力的，高揚程的泵在高揚程點工作時他的流量是設計點的流量，如果在低揚程工作時，相當于泵的出口阻力減小，這時泵的流量就會增加，電機就會超負荷，超到一定程度就會燒毀電機。泵在工作中，流量和揚程它是一個反比的關系，當流量較大時，相就原揚程就較低，而流量和軸功率是一個正比的關系，當流量越大時軸功率就越大，不難理解的就軸功率越大，電流就越大，所以水泵在偏離它的設計揚程下運行是會產生過流現象。

由計算可知現場所選用水泵揚程為115.94m時即可滿足使用要求，而現場選用156m揚程的水泵揚程遠高于所需揚程，實際應用中也發現在設備維修過出口閥關閉的狀態下，電流仍超出額定電流。消除電氣影響；重新投用后水泵明顯超負荷運行，說明揚程選用不合理。

5.解決方法

5.1重新計算，選用合適揚程水泵，然后提報物資采購計劃，進行物資采購，待新泵達到現場后進行安裝工作。由于臨時物資采購審批手續繁瑣，計劃物資采購周期長，且采購期間無備用設備，此方法不作為首選解決辦法。

5.2在現有水泵基礎上進行改造，降低水泵揚程，以滿足現場使用要求，既節省時間又能在最短的時間內恢復安全生產。

綜合考慮以上兩種情況后，決定對現有的200QJ50-156/12進行技術改造。

改造思路：現有水泵揚程156m，由12級相同葉輪串聯組成，單級葉輪所能提供的揚程為156/12=13m。從中可知最接近且大于計算揚程的情況為選用9級葉輪，水泵揚程為13×9=117m，因不具備現場水力測定條件，故只能將改造后的水泵投入井中試運行，試運過程中發現水泵電流為60A，于水池進行液位標定后發現流量滿足使用要求。將拆卸下來的三級葉輪及錐形套收庫，保存好，以備日后維修使用。

參考文獻：

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