蝸殼式混流泵自吸改造及其經濟效果

□袁龍波 孟維賓

蝸殼式混流泵安裝高程一般均高于進水池水位，運行需向進水管和泵體中充滿水后水泵才能正常運行。作者在進行廣東省化州市長歧鎮土地整理項目引鑒泵站設計時，借鑒了富裕縣龍生小型泵站在水泵進水管處安裝虹吸管對蝸殼式混流泵進行充水的方法進行工程設計，試驗抽水效果良好。

水泵啟動前充水的方式通常有以下三種：

一是安裝底閥。底閥為單向閥，裝在進水管的進口，由于底閥的滲漏，每次運行前均需向水泵以及進水管充水，充滿水后開機運行。

這種方法的缺點是底閥水頭損失較大，會增加水泵的實際工作揚程，影響水泵的裝置效率。同時，人工充水費時費力，還容易發生底閥卡住的現象。

二是設置真空泵。對于進水管直徑大于300 mm的大、中型泵站，或自動化要求程度較高的泵站，真空抽氣裝置是一種常用的充水設備，依靠真空泵將進水管至出水管閘閥間的空氣抽空，進水池的水在大氣壓力作用下沿進水管上升，直至充滿進水管和水泵，然后開機運行。

真空泵充水的優點是充水時間短、泵站效率高、勞動強度低、易于實現泵站自動化。缺點是投資較大。

三是設置真空水箱。水泵啟動前，將水箱灌滿水后密封。水泵啟動后，水泵從真空箱進水，由于水箱水位下降致使水箱內形成一定的真空，進水池中的水就會在大氣壓的作用下，經進水管進入水箱，從而形成水的循環，使水泵正常運行。

這種充水方法具有水力損失小，泵站效率高，技術人員勞動強度低，啟動簡便，利于實現水泵機組的自動化控制等優點。缺點是水箱體積較大，占用空間，須設置專門的基礎承載水箱。

混流泵在應用時可參考自吸泵工作原理對進口管稍加改造，具體做法如下。

一是在水泵進水口接一段虹吸管(可根據進水管與水平面夾角由兩節或者三節彎管拼接而成)，以保證泵內所儲存水體的水位能夠淹沒葉輪，使水泵內始終保持有能夠淹沒葉輪的水位，這就要求虹吸管底部高于水泵蝸殼的最高點。

二是水泵出水管必須有一定長度的向上傾斜的管道，目的是當水泵蝸殼中水量不足時，出水管中的水能夠回流到水泵蝸殼中，且能夠阻斷蝸殼與出水管外大氣的連通，保證蝸殼內的真空狀態。

水泵自吸工作過程為：第一次啟動，需向水泵中加水，使泵中水位淹沒水泵葉輪。開機后，葉輪轉動，蝸殼內的水在離心力和軸向力的作用下被甩到葉輪外緣，這樣進水口處就會形成一定的真空，進水管中的空氣就會從水泵進口吸入葉輪，在葉輪外形成汽水混合體，沿蝸殼流道上升并進入出水管，此時蝸殼內水體將逐漸減少，汽水混合體中水體成分也逐漸減少。因為水的質量大，氣體質量小，即使葉輪高速旋轉，也無法帶動氣體形成足夠的壓力使水沿出水管繼續上升所以空氣由出水管溢出，水在重力的作用下回流至蝸殼，與進水管空氣再次混合。這樣反復多次，吸水管中空氣逐漸被排出，當吸水管達到一定的真空度后，水就被抽了上來，水泵進入正常工作狀態。

水泵自吸出水的時間與進水管的空氣體積和水泵的轉速有關，進水管內空氣體積越小，水泵轉速越大，抽氣的時間越短，一般在8分鐘內均可完成抽氣過程。停泵后，由于虹吸管作用，水泵中會存蓄一定的水，下次開機就不必再充水了。

下面就各種充水方法的經濟效果進行一下分析比較：

首先，帶底閥抽水與取消底閥抽水的經濟效果是有區別的，而且這種效果是水泵整個運行過程中長期存在的。例如一臺200HW-10混流泵，假設進水管帶底閥和取消底閥后水泵均處于高效區運行，且水泵效率相同，則在相同電機功率的情況下，不帶底閥水泵的出水量必然大于帶底閥的水泵，從而提高了單位能量的出水量，一般情況下可以節能10%～15%。

其次，對于前述幾種充水方式在一次設備投資上也有較大差異，下表是以一臺300HW-5泵(進水鋼管長6 m)為例，對各種充水方式進行比較。

混流泵各種充水方式材料消耗量與出水歷時對比表

由上表可知，在一次設備投入上，采用虹吸管自吸較其他充水方式經濟，是一種值得我們推廣應用的充水方法。

離心式水泵充水是水泵運行管理的重要組成部分，相信隨著水利科研人員對離心泵充水方法的不斷探索，以“方便、實用、高效”為宗旨的水泵充水方法會越來越多，充水效果也會越來越好。