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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論文
論文摘要：文章通過副葉輪流體動力密封技術及泵的無過載設計技術，科學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
潛水排污泵由于結構緊湊、占地面積小、安裝維修方便、連續(xù)運轉時間長、不存在汽蝕破壞及灌引水等問題、振動噪聲小，電機溫升低，對環(huán)境無污染等優(yōu)點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，現在國內外大部分廠家都在泵的保護系統(tǒng)上想辦法，即在泵發(fā)生泄漏、過載、超溫等故障時能進行自動報警，并自動停機備修�？墒俏覀冋J為，在潛水排污泵中設置保護系統(tǒng)是很有必要的，它能有效地保護電泵的安全運行。
但這并不是問題的關鍵，保護系統(tǒng)只不過是在泵發(fā)生故障后的一種補救辦法，是一種比較被動的辦法。問題的關鍵應該是從根本著手，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及泵的無過載設計技術應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的應用
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。當泵工作時，副葉輪隨泵主軸一起旋轉，副葉輪中的液體也會一起旋轉，轉動的液體會產生一個向外的離心力，這個離心力一方面頂住流向機械密封處的液體，降低了機械密封處的壓力。另一方面阻止介質中的固體顆粒進入機械密封的摩擦副中，減少機械密封磨塊的磨損，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。可以看出，在性能參數完全相同的情況下，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，那就是在副葉輪上要消耗一部分能量，一般在3%左右，但是只要設計合理，完全可以把這部分損失降低到最低限度。
二、泵的無過載設計技術的應用
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：當泵在設計工況點運行時，一般來說，泵的功率小于電機額定功率，這臺泵的使用是安全的；但是當泵揚程降低時，流量就會增加（從泵的性能曲線可以看出），功率也隨之增加。
當流量超過設計工況點流量并到達一定值時，泵的輸入功率可能會超過電機額定功率而造成電機過載而燒毀。電機過載運行時要么保護系統(tǒng)動作使泵停止轉動；要么保護系統(tǒng)失靈使電機燒毀。
泵的揚程低于設計工況點揚程使用的情況，在實際中也是經常會遇到的，一種情況是在泵選型時，泵的揚程選得過高，而實際使用時泵是降低揚程使用的；另一種情況是，在使用中泵的工況點不太好確定，換句話說泵的流量需要經常進行調節(jié)；還有一種情況是泵需要經常改變地點使用。這三種情況者可能使泵過載而影響泵的使用可靠性。可以這么說，對于沒有全揚程特性的泵（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，我們只要選擇電機額定功率略超過駝峰點的功率值，那么在達到最大流量的整個范圍內，你無論在那一個工況點上運行，泵的功率都不會超過電機功率而使泵過載，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。另外電機功率也不需配得過大，可以節(jié)省可觀的設備費用
總之，在潛水排污泵越來越廣泛應用的今天，只有以科學為依據，將新的技術應用到潛水排污泵的技術革新中，才能徹底地解決影響其在實際應用中的不足，使其更好地發(fā)揮性能。
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