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潛水排污泵密封可靠性和承載能力的探討的工學(xué)論文
論文摘要：文章通過副葉輪流體動力密封技術(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。
論文關(guān)鍵詞：副葉輪流體動力密封；承載能力；潛水排污泵
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)時間長、不存在汽蝕破壞及灌引水等問題、振動噪聲小，電機(jī)溫升低，對環(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、超溫等故障時能進(jìn)行自動報(bào)警，并自動停機(jī)備修�？墒俏覀冋J(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的辦法。為此我們把副葉輪流體動力密封技術(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、副葉輪流體動力密封技術(shù)的應(yīng)用
所謂的副葉輪流體動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，副葉輪隨泵主軸一起旋轉(zhuǎn)，副葉輪中的液體也會一起旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動的液體會產(chǎn)生一個向外的離心力，這個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轉(zhuǎn)動部分的重力所組成，這兩個力的作用方向是相同的，合力是由兩個力相加而成�？梢钥闯�，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，這對泵的使用會帶來一個問題：當(dāng)泵在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)運(yùn)行時，一般來說，泵的功率小于電機(jī)額定功率，這臺泵的使用是安全的；但是當(dāng)泵揚(yáng)程降低時，流量就會增加（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，泵的輸入功率可能會超過電機(jī)額定功率而造成電機(jī)過載而燒毀。電機(jī)過載運(yùn)行時要么保護(hù)系統(tǒng)動作使泵停止轉(zhuǎn)動；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)常會遇到的，一種情況是在泵選型時，泵的揚(yáng)程選得過高，而實(shí)際使用時泵是降低揚(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�？梢赃@么說，對于沒有全揚(yáng)程特性的泵（包括潛水排污泵），其使用范圍會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，功率不但不會再上升，反而會有所下降，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)到最大流量的整個范圍內(nèi)，你無論在那一個工況點(diǎn)上運(yùn)行，泵的功率都不會超過電機(jī)功率而使泵過載，對于具備這種性能的泵，無論是選型還是使用時，都會非常方便和可靠。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。
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