SH型水泵合理淹沒(méi)深度的分析

曹斌軍

【摘要】全淹沒(méi)式機(jī)組在淹沒(méi)深度超過(guò)一定范圍時(shí)，泵軸密封處泄水，密封材料更換時(shí)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(guò)對(duì)泵軸密封處壓力的分析和實(shí)踐，控制前池水位，調(diào)節(jié)淹沒(méi)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(méi)；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(duì)全淹沒(méi)式機(jī)組，設(shè)計(jì)中過(guò)多地考慮了水泵汽蝕余量參數(shù)，一味增加水泵淹沒(méi)深度。受水泵淹沒(méi)深度影響，泵腔內(nèi)使終充滿水，盤根填料密封處水壓過(guò)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(shí)，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(jí)站24sh--19全淹沒(méi)式機(jī)組泵軸密封出現(xiàn)的問(wèn)題

渭南市東雷二期抽黃工程屬國(guó)家大Ⅰ型工程，為上世紀(jì)90年代，國(guó)家利用世行貸款項(xiàng)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(jì)灌溉面積126.5萬(wàn)畝，總裝機(jī)容量112828KW，安裝水泵機(jī)組170臺(tái)套，最高為八級(jí)提水。其中下寨三級(jí)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(tái)24sh—19型臥式離心泵，8臺(tái)1200LW-60型立式離心泵，2臺(tái)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(jì)，在同一進(jìn)水條件下，24sh—19型泵淹沒(méi)深度較深。正常運(yùn)行時(shí)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(jì)，該站自建成以來(lái)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(méi)式機(jī)組（且淹沒(méi)深度較深）泵軸密封問(wèn)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(jià)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(wèn)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(shí)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(shí)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(duì)全淹沒(méi)式機(jī)組泵軸的密封問(wèn)題一直不能解決。

2.淹沒(méi)深度與填料函處各點(diǎn)壓力分析

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

2.1 當(dāng)v1=1 m/s時(shí)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(duì)大氣壓強(qiáng)為0 kpa，僅有水流流速作用下的水動(dòng)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(shí)，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(shí)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(shí)，才能保證水泵泵軸密封正常，無(wú)大量水流泄出或空氣進(jìn)入形成真空。考慮泵蓋高度（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(jí)站SH-19型水泵運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

下寨三級(jí)站9#、10#機(jī)組為24SH-19型泵，安裝方式均是全淹沒(méi)式安裝。在未對(duì)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(shí)間不長(zhǎng)，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(wèn)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(kāi)面淹沒(méi)深度）。通過(guò)對(duì)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(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)如下：

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

前池水位高3m時(shí)，泵軸密封處泄水量減小；前池水位高2.5m時(shí)，泵軸密封處泄水量減小；前池水位高2m時(shí)，泵軸密封處泄水量更小；前池水位高1.5m時(shí)，泵軸密封處密封正常，油浸石棉盤根更換時(shí)間延長(zhǎng)。當(dāng)前池水位高1m時(shí)，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(yàn)，該站機(jī)組運(yùn)行前池實(shí)際水位控制在（水泵中開(kāi)面高度）1m，水泵運(yùn)行工況良好。

4.結(jié)語(yǔ)

泵站水泵安裝方式一般分為吸上式和全淹沒(méi)式兩種情況。對(duì)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(wèn)題。對(duì)于全淹沒(méi)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(kāi)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(wèn)題，保證機(jī)組正常運(yùn)行。

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