潛水污水泵原理與應(yīng)用淺析

寧光武 寧興旺

（1.平原污水處理廠 山東 平原 253100；2.山東交通學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 山東 濟(jì)南 250023）

潛水污水泵原理與應(yīng)用淺析

寧光武1寧興旺2

（1.平原污水處理廠 山東 平原 253100；2.山東交通學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 山東 濟(jì)南 250023）

潛水污水泵主要用于輸送城市污水，是污水處理行業(yè)中的關(guān)鍵設(shè)備。本文介紹了潛水污水泵的工作原理，并對其抗污染能力進(jìn)行了相關(guān)分析，最后指出了在實(shí)際使用潛水污水泵時應(yīng)該注意的問題。

潛水污水泵；抗污能力；原理

近年來，我國非常重視污水處理事業(yè)，全國各地都在興建污水處理工程。潛水污水泵是污水處理工程中的重要設(shè)備，而且這種泵的使用范圍目前正在迅速擴(kuò)大，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、食品、醫(yī)院、飯店等行業(yè)，主要用來輸送含有大量固體顆粒物如淤泥、灰渣等，以及含有大量纖維狀固體物質(zhì)如各種紡織廢物、蔬菜食品廢棄物等的生活生產(chǎn)污水。

污水泵是一種無堵塞泵，主要包括潛水式污水泵和干式污水泵兩種。本文重點(diǎn)介紹潛水式污水泵，最常用的潛水式污水泵是WQ型潛水污水泵。潛污泵不同于普通泵，因?yàn)檩斔徒橘|(zhì)中含有大量污物，容易堵塞流道，一旦流道堵塞，潛污泵便無法正常工作，甚至燒毀電機(jī)。所以潛污泵關(guān)注的是泵體的抗堵性能和可靠性能。

1 潛水污水泵的工作原理與性能指標(biāo)

1.1 潛水污水泵的原理

污水泵與其他泵相同，有著葉輪和壓水室兩大核心部件。不同用途的污水泵其葉輪型式也不同，如可分為單流道葉輪、雙流道葉輪、雙葉片葉輪和無葉片葉輪幾種。潛水泵工作之前，需要先將吸入管和泵殼內(nèi)都充滿液體，工作時的工作原理與普通葉片泵相似。葉輪高速旋轉(zhuǎn)，通過葉片帶動泵內(nèi)的液體隨之旋轉(zhuǎn)。液體會在離心力的作用下飛離葉輪，射入泵殼擴(kuò)散室，并且壓力逐漸增加，最終在壓力作用下，從泵的出口排出。而在葉片的中心處，因?yàn)橐后w減少而形成低壓區(qū)域，泵外的流體會在大氣壓的作用下不斷補(bǔ)充到泵內(nèi)部，從而形成連續(xù)流動。

1.2 潛水污水泵性能指標(biāo)

1.2.1 流量

即污水泵的最大排污流量，潛水污水泵的流量在朝著大小兩個方向發(fā)展，現(xiàn)在瑞典ABS生產(chǎn)的潛水污水泵最大流量可達(dá)25000m3/h。而西班牙博姆巴公司，則可以生產(chǎn)流量僅為0.02m3/h的潛水污水泵。

1.2.2 揚(yáng)程

潛污泵的量程一般在10m～100m，隨著技術(shù)的不斷革新，現(xiàn)在生產(chǎn)的潛污泵揚(yáng)程可達(dá)150m，而美國迪斯科費(fèi)洛公司生產(chǎn)的潛污泵最大揚(yáng)程可達(dá)400m。

1.2.3 可通過固體污物最大尺寸

對于潛污泵而言，最重要的性能指標(biāo)就是可通過固體污物尺寸，這也幾乎成了潛污泵水力設(shè)計(jì)時唯一考慮的參數(shù)。為了能令更大的污物通過泵體，一方面需要加大葉輪的寬度，另一方面，必須去除大部分葉片，并要縮短葉片長度。通常，潛污泵的葉輪寬度是同功率水泵的200%。現(xiàn)在一般潛污泵允許通過的固體物最大直徑在50～150mm，而同樣是美國迪斯科費(fèi)洛公司生產(chǎn)的潛污泵，允許最大固體顆粒直徑可達(dá)460mm。

2 潛水污水泵的抗污染能力

污水泵與普通泵的重要區(qū)別是污水泵必須允許通過較大的固態(tài)污物，一般規(guī)范中要求污水泵允許通過直徑 100～150mm的固體。污水中包含的固態(tài)污物主要有顆粒狀污物和纖維狀污物。

2.1 污水泵通過固體顆粒的能力

通過對雙葉片葉輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可使污水泵的通過固體顆粒的能力達(dá)到最強(qiáng)。在設(shè)計(jì)雙葉片葉輪時，通常不會預(yù)先限制葉片間的流道形狀，而是在盡量增加流道截面積的同時，盡量使得最小斷面的形狀接近正方形，并且需要在設(shè)計(jì)葉片流道時考慮與葉輪水力效率相關(guān)的液體通流能力。而雙流道葉輪則會對葉片間的通道形狀進(jìn)行限制，是在給定葉片間通道形狀的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的。通過對比可以發(fā)現(xiàn)，雙葉片葉輪葉片間的通流道是擴(kuò)散型的，所以其最小的斷面就在葉片進(jìn)口處，而雙流道葉輪葉片間的通流道則是收縮的，最小斷面在葉片出口處。這點(diǎn)早已被實(shí)踐證明，即當(dāng)球狀固體污物量超過葉輪的通污能力時，雙葉片潛污泵會在進(jìn)口處堵塞，而雙流道潛污泵則會在出口處堵塞。而在通過的固體污物直徑相同的情況下，雙葉片葉輪的通流能力比雙流道葉輪要高出近20%。

2.2 污水泵清除纖維狀固體的能力

在實(shí)際運(yùn)行中，纖維狀固體比固體顆粒更容易堵塞潛水污水泵，而防止纖維狀固體堵塞的技術(shù)難度也更大。在早期的潛污泵中，為了防止纖維狀固體堵塞，會在葉輪的進(jìn)口處加裝一個錐形切割體用來將纖維狀固體切碎，但是這會影響進(jìn)入葉片間流道的流場分布，從而影響本的效率。隨著技術(shù)的改進(jìn)和設(shè)計(jì)水平的提高，現(xiàn)在的潛污泵已經(jīng)可以利用葉片本身將纖維狀固體切碎，從而大幅度提升了潛污泵的效率。

3 潛水污水泵應(yīng)用及注意事項(xiàng)

潛水污水泵主要用于污水處理廠中，在污水處理廠的進(jìn)水泵房、集泥泵房、剩余污泥泵房、集泥集水井、消化池、凈化池、澄清池、塵沙池等各種污水處理單元中應(yīng)用都非常多。表1中列出了北京一開發(fā)區(qū)污水處理廠和重慶某廣場污水處理廠中不同處理單元使用潛水泵及潛污泵的情況。

表1 潛水泵應(yīng)用舉例

潛水污水泵作為在水下使用的重要部件，一旦在運(yùn)行中出現(xiàn)堵塞或者其他故障，將會給污水處理廠的正常運(yùn)行帶來很大的麻煩，因此在使用過程中應(yīng)注意維護(hù)保養(yǎng)，具體說來應(yīng)該注意以下幾個方面：

3.1 選購合適的潛污泵型號

潛水電泵品種繁多，用途各不相同。在選用潛水泵時需要根據(jù)具體用途合理選用。尤其應(yīng)該充分考慮水泵允許排出異物的大小。選擇過大的潛污泵會導(dǎo)致一次投入成本過高，而且泵長期使用在最佳功耗點(diǎn)以下，效率很低。而如果選擇的潛污泵過小，則會導(dǎo)致泵體堵塞，甚至電機(jī)燒毀等嚴(yán)重故障。

3.2 安裝潛污泵時要注意電纜安全

潛污泵下水時不能使電纜受力，以免扯斷或者損壞絕緣皮。由于電機(jī)是潛水作業(yè)的，所以安裝時，電機(jī)應(yīng)保證良好絕緣，并在安裝泵之前，應(yīng)該測定絕緣電阻。一般應(yīng)該在潛污泵沉入水中后，測量地面及接地線和各相電纜之間的電阻值，絕緣電阻不應(yīng)該小于0.5MΩ。對于13kW以下的機(jī)組，可以直接啟動，如果大于13kW的電機(jī)，啟動時應(yīng)該采用啟動補(bǔ)償器。

3.3 維護(hù)與檢查

為了保證安全，應(yīng)該每天對泵的壓力、流量、電壓以及電流情況進(jìn)行巡查，并做好相關(guān)記錄工作。在巡查時應(yīng)該注意如果電流值過大超出額定值，說明有污物堵塞現(xiàn)象或者零件磨損現(xiàn)象。從壓力流量的變化情況中也可以分析出潛污泵是否有葉輪堵塞、過濾網(wǎng)堵塞等情況。檢查時對于潛污泵的振動、噪聲以及水位情況也應(yīng)注意觀察記錄，及時發(fā)現(xiàn)問題方便維修。

除了日常維護(hù)巡查之外，每1～2年應(yīng)該對潛污泵進(jìn)行一次檢查和清潔，更換易損件等，以延長泵的使用壽命。對于密封室中的油液應(yīng)該至少一年更換一次，如果拆開密封室時發(fā)現(xiàn)有油水混合現(xiàn)象，說明機(jī)械密封結(jié)構(gòu)損壞，需要更換。當(dāng)泵長期停轉(zhuǎn)時，應(yīng)將泵從水中提出，清潔后放于干燥處，以防其生銹。

4 結(jié)束語

以上討論了潛污泵的原理、抗污染能力以及其應(yīng)用中應(yīng)注意的問題。但是我國生產(chǎn)的潛水污水泵與國外先進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品相比還有很大差距，對于今后潛污泵的發(fā)展應(yīng)該著力從以下幾個方面入手：第一，研制大流量、大功率、高揚(yáng)程的大型潛污泵，以適應(yīng)不斷增長的城市污水處理需求；第二，在潛污泵能應(yīng)用可靠性高的自動檢測、保護(hù)裝置，一旦發(fā)生堵塞、磨損等故障，可以馬上自動報警，方便維護(hù)；第三，研發(fā)更為高效的葉輪，進(jìn)一步提升潛污泵的效率和抗污能力；第四，簡化潛污泵的自動耦合裝置，使其更為可靠，且方便快速拆裝；第五，提高晚上潛污泵的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法，開發(fā)新的水力模型，簡化設(shè)計(jì)過程，以方便開發(fā)更多實(shí)用的產(chǎn)品。

相信經(jīng)過不斷的改進(jìn)，潛污泵會應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域，代替越來越多的泵型。排污泵也會因其良好的抗污染能力而有著越來越廣闊的發(fā)展前景。

［1］施衛(wèi)東,關(guān)醒凡.國外潛水電泵控制系統(tǒng)概述[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報, 1996，4.

［2］何希杰,湯士黨,崔衛(wèi)杰.潛水污水泵的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].通用機(jī)械,2005，6.

［3］于文閣,夏倞.污水廠設(shè)備安裝中容易出現(xiàn)的幾個問題及解決措施[J].中國給水排水,2010，8.

［4］陸雪忠.污水處理廠設(shè)備與自控的施工質(zhì)量監(jiān)理與驗(yàn)收[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2010，20.

王靜］