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        SH型水泵合理淹沒深度的分析

        2018-10-14 10:42:21曹斌軍
        水能經(jīng)濟(jì) 2018年1期
        關(guān)鍵詞:深度

        曹斌軍

        【摘要】全淹沒式機(jī)組在淹沒深度超過一定范圍時,泵軸密封處泄水,密封材料更換時間縮短,泵軸磨損加快,嚴(yán)重影響機(jī)組正常運(yùn)行。本文通過對泵軸密封處壓力的分析和實踐,控制前池水位,調(diào)節(jié)淹沒深度,既可解決泵軸密封出現(xiàn)的難題,又可使水泵處在較好的技術(shù)狀態(tài)。

        【關(guān)鍵詞】SH型泵;淹沒;深度

        0.引言

        SH型水泵是農(nóng)田灌溉、城市給排水以及工業(yè)生產(chǎn)的主選泵型,其軸封裝置一般選油浸石棉盤根密封。對全淹沒式機(jī)組,設(shè)計中過多地考慮了水泵汽蝕余量參數(shù),一味增加水泵淹沒深度。受水泵淹沒深度影響,泵腔內(nèi)使終充滿水,盤根填料密封處水壓過大,密封處大量泄水,水沿泵軸流入軸承室,往往燒毀軸承,影響正常生產(chǎn)。尤其在抽送多泥沙流體介質(zhì)時,由于密封處大量泄水,運(yùn)行人員不斷壓緊盤根,使軸套磨損嚴(yán)重,電機(jī)功率加大,水泵效率降低,能耗指標(biāo)提高,甚至影響正常運(yùn)行。

        1.下寨三級站24sh--19全淹沒式機(jī)組泵軸密封出現(xiàn)的問題

        渭南市東雷二期抽黃工程屬國家大Ⅰ型工程,為上世紀(jì)90年代,國家利用世行貸款項目興建,解決了渭南市北部蒲城縣、富平縣、大荔縣三縣農(nóng)業(yè)用水。二期抽黃設(shè)計灌溉面積126.5萬畝,總裝機(jī)容量112828KW,安裝水泵機(jī)組170臺套,最高為八級提水。其中下寨三級站為二期抽黃灌區(qū)咽喉泵站,位于渭南市蒲城縣孫鎮(zhèn),控制著蒲城、富平兩縣灌溉面積。

        該站安裝有2臺24sh—19型臥式離心泵,8臺1200LW-60型立式離心泵,2臺機(jī)組并列運(yùn)行出水。兩種泵型前池、進(jìn)水流道按同一條件設(shè)計,在同一進(jìn)水條件下,24sh—19型泵淹沒深度較深。正常運(yùn)行時泵軸密封處大量泄水,加上黃河水原泥沙含量較大,盤根磨損嚴(yán)重,泵體內(nèi)水流沿泵軸流入軸承室,燒壞水泵軸瓦。運(yùn)行周期短,頻繁燒毀軸瓦,嚴(yán)重影響了正常灌溉生產(chǎn)工作。據(jù)統(tǒng)計,該站自建成以來水泵軸瓦燒毀已達(dá)10多付,經(jīng)濟(jì)損失較大。

        為解決全淹沒式機(jī)組(且淹沒深度較深)泵軸密封問題,我們先后采取了以下幾種改造方案:

        1.1 改油浸石棉盤根為橡膠石棉盤根密封。油浸石棉盤根是一種傳統(tǒng)的密封材料,以價格低廉、拆裝方便而廣泛應(yīng)用。橡膠石棉盤根以浸橡膠的石棉布卷制而成,并用石墨粉處理,其耐壓、抗磨性能較油浸石棉盤根要高。使用后,泵軸密封處泄水仍比較嚴(yán)重,泵軸磨損較快,密封問題未能解決。

        1.2 將油浸石棉盤根密封裝置改為BP-720泥狀軟密封裝置。泥狀軟填料比石棉盤根填料使用更方便,由于密封處泄水壓強(qiáng)較大,不斷沖刷泥盤根,運(yùn)行時需不斷向泵軸內(nèi)填充,使用成本較高,不適宜推廣應(yīng)用。

        1.3 將石棉盤根密封裝置改為機(jī)械密封裝置。機(jī)械密封裝置已廣泛應(yīng)用于各類泵的密封,起到了良好效果。但經(jīng)我們實際使用,泵軸密封處泄水現(xiàn)象未能解決。

        從密封材料到密封裝置的改變,對全淹沒式機(jī)組泵軸的密封問題一直不能解決。

        2.淹沒深度與填料函處各點壓力分析

        如圖一所示,當(dāng)出水閥門關(guān)閉時,前池相當(dāng)于水箱,水泵中開面各點所承受靜壓力只與前池水位有關(guān)。

        2.1 當(dāng)v1=1 m/s時有:

        v2= v1A1/A2=1×1.77×10-4/5.34×10-5=3.31 m/s水泵密封處水流流速為3.31 m/s。填料室相對大氣壓強(qiáng)為0 kpa,僅有水流流速作用下的水動壓強(qiáng)。根據(jù)公式H= v22/2g= 3.312/2×9.8=0.558m當(dāng)前池水位高于0.558m時,泵體內(nèi)水將向外側(cè)泄流。當(dāng)前池水位低于0.558m,技術(shù)供水將向泵體內(nèi)供水。

        2.2 當(dāng)v1=1.5 m/s時有:

        v2= v1A1/A2=1.5×1.77×10-4/5.34×10-5=4.97 m/s水泵密封處水流流速為4.97 m/s。

        H= v22/2g= 4.972/2×9.8=1.26m當(dāng)前池水位H在0.558~1.26 m之間時,才能保證水泵泵軸密封正常,無大量水流泄出或空氣進(jìn)入形成真空??紤]泵蓋高度(不能在泵殼內(nèi)形成真空)以及管路各種水力損失(包括清水管路沿程水頭損失和局部水頭損失),我們認(rèn)為前池水位應(yīng)控制在0.6~1.2m之間比較合適。

        3.下寨三級站SH-19型水泵運(yùn)行經(jīng)驗數(shù)據(jù)分析

        下寨三級站9#、10#機(jī)組為24SH-19型泵,安裝方式均是全淹沒式安裝。在未對前池水位進(jìn)行控制前,除采用上述改造方法外,還采用了在泵軸上加裝耐磨橡膠擋水裝置,使用時間不長,耐磨橡膠磨損嚴(yán)重,密封處泄水情況仍未解決。我們認(rèn)為問題的關(guān)鍵不在泵軸的密封裝置,而在前池水位高低(即水泵中開面淹沒深度)。通過對前池水位的調(diào)節(jié)控制,發(fā)現(xiàn)效果比較明顯,即使使用普通油浸石棉盤根,泵軸密封處密封效果良好。

        實際運(yùn)行數(shù)據(jù)如下:

        前池水位高5m時,泵軸密封處泄水嚴(yán)重;前池水位高4m時,泵軸密封處泄水嚴(yán)重;

        前池水位高3m時,泵軸密封處泄水量減??;前池水位高2.5m時,泵軸密封處泄水量減?。磺俺厮桓?m時,泵軸密封處泄水量更小;前池水位高1.5m時,泵軸密封處密封正常,油浸石棉盤根更換時間延長。當(dāng)前池水位高1m時,泵軸密封處密封正常,機(jī)組運(yùn)行工況良好。根據(jù)以上經(jīng)驗,該站機(jī)組運(yùn)行前池實際水位控制在(水泵中開面高度)1m,水泵運(yùn)行工況良好。

        4.結(jié)語

        泵站水泵安裝方式一般分為吸上式和全淹沒式兩種情況。對吸上式安裝的水泵,即使使用普通盤根,泵軸密封不存在泄水問題。對于全淹沒式安裝的水泵,只有有效地調(diào)節(jié)控制前池水位,一般調(diào)節(jié)范圍為0.6~1.2m(距水泵中開面高度),才能保證泵軸密封處兩端壓力平衡,解決泵軸密封問題,保證機(jī)組正常運(yùn)行。

        參考文獻(xiàn):

        [1]袁俊森、萬亮婷,水泵與水泵站。鄭州:黃河水利出版社,2003.

        [2]谷峽,水泵與水泵站。北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005.

        [3]任致程,農(nóng)用水泵的適用與維護(hù)。北京:人民郵電出版社,2004.

        [4]胡曉軍,水泵與水泵站。北京:中國水利水電出版社,2004.

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