針對偏心螺桿泵吸排口反接之淺析

賴華武

(?？谑泄┡潘芾硖幈谜竟芾硭?，海南 ?？?570208)

引 言

偏心螺桿泵又稱“莫諾泵”(MONO PUMP)，1939年由法國人莫諾發(fā)明，1951開始在德國投入生產，德國稱“偏心轉子泵”。它是一種具有獨特工作方式的容積泵，其主要由驅動馬達及減速機、連軸桿及吸入室、定子及轉子等部分組成(如圖一)。由于具有優(yōu)良性能，近年來在國內應用范圍也在迅速擴大。其最大特點是對介質適應性強、流量平穩(wěn)、壓力脈動小、自吸能力高，這是其它任何泵種所不能替代的。在污水處理行業(yè)中，用于輸送的主要介質有生污泥、消化污泥以及浮渣等。

目前?？谑邪咨抽T污水處理廠脫水機房3臺進泥螺桿泵采用的是德國ALLWEILER廠家生產的產品，規(guī)格為SEBP1450．1E11G00Y114PP5FV系列。由于某種原因，在安裝使用此3臺泵時將吸入、排出端反接了，這就要求運行時驅動電機必須跟著調整為反轉才能達到輸送目的。針對此種情況，我們提出過質疑，但外方專家及廠家一致認為反接對該設備運行沒有任何問題和影響。在此，筆者簡單談談個人的一些看法及分析。

一 螺桿泵的構造及工作原理

螺桿泵分為單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵及五螺桿泵，污水處理廠的污泥輸送主要使用單螺桿泵。

(一)螺桿泵的轉子

螺桿泵的轉子是一根具有大導程的螺桿，根據(jù)輸送介質不同，轉子由高強度合金鋼、不銹鋼等制成。為抵抗介質對轉子表面的磨損，轉子表面都經過硬化處理，或者鍍上一層抗腐蝕、高硬度的鉻層。轉子表面光潔度非常高，這樣才能保證轉子在定子中轉動自如，同時也減少對定子橡膠套的磨損。轉子在其吸入端通過聯(lián)軸器等方式與連軸桿連接，在其排出端則是自由狀態(tài)。

(二)定子

定子的外殼一般用鋼管制成，兩端有法蘭與連桿箱及排出管相連接，鋼管內是一個具有雙頭螺線的彈性襯套，用橡膠或者合成橡膠等材料制成。

(三)工作原理

由電機驅動，轉子在定子內作行星轉動，相互配合的轉子和定子的彈性襯套形成幾個互不相通的密封空腔。由于轉子轉動，密封空腔沿軸向由泵的吸入端向排出端方向運動，介質亦在空腔內連續(xù)地由吸入端輸向排出端。該泵屬于旋轉自調式正排量泵。

(四)連軸桿

由于轉子在作行星轉動時會有較大擺動，因此與之連接的連軸桿也必須同步隨之擺動。目前常用的有兩種連軸桿:一種是使用特殊高彈性高強度材料制成的撓性連軸桿。它的兩端采用法蘭與減速器輸出軸和轉子作剛性連接，靠連軸桿本身的撓曲性去驅動轉子轉動并隨轉子擺動。為防止介質中的硬度顆粒對撓性軸的磨損和介質本身對軸的腐蝕，在軸的外部包有一層橡膠及塑料護管。這種撓性連軸桿優(yōu)點是耐磨損及使用壽命長，但是價錢昂貴;另外一種是在連軸桿的兩端，在與轉子的連接處和與減速器輸出軸的連接處各安裝一個萬向連軸節(jié)，這樣就可以實現(xiàn)在轉子轉動的同時適應轉子的擺動。為保護連軸節(jié)不受介質顆粒磨損，每一個連軸節(jié)上都設有專用橡膠護套。國內目前均使用這種連接方式，其優(yōu)點是價格經濟，缺點是較第一種使用壽命短。

(五)軸密封

螺桿泵的吸入室與軸承座之間的密封是關鍵的密封部位，一般有三種密封方式:

1．填料密封:這是使用較為廣泛的密封方式，由填料盒、填料及壓蓋等構成，利用介質中的水作為密封、滑潤及冷卻液體;一般軸密封處的允許壓力范圍為P=0．7～10bar(如圖一中填料密封)。

2．帶軸封液的填料密封:在數(shù)圈填料中加進一個帶很多水孔的填料環(huán)，用清水式緩沖液提供密封壓力、潤滑和防止介質中的有害物質及空氣對填料及軸徑的侵害。這種方式操作較為復雜，但能大大提高填料壽命。軸密封處的允許壓力范圍為P=–0．7 ～8．0bar(如圖二)。

3．機械密封:機械密封的形式很多，分單端面及雙端面;它的密封效果較好，無滴漏或有很少滴漏;且不需要維護。?？诎咨抽T污水處理廠該系列泵軸封采用單向、不對稱密封(帶有一個彈簧，彈力儀輔助密封)，軸密封處的允許壓力范圍為P=–0．5～10bar(如圖三)。

三 螺桿泵的特點及主要技術性能參數(shù)

從上述工作原理可以看出，螺桿泵有以下優(yōu)點:(一)能輸送高固體含量介質;(二)流量均勻壓力穩(wěn)定，低轉速時更為明顯;(三)流量與泵轉速成正比，具有良好變量調節(jié)性;(四)運送液體種類和粘度范圍寬，一泵多用可以輸送不同粘度介質;(五)泵安裝位置可以任意傾斜;(六)吸入性能好，具有自吸能力;(七)與其它回轉泵相比，對進入的氣體和污物不太敏感;(八)體積小，重量輕，噪聲及振動值較低，結構簡單，維修方便。C’Y(i)r9 X8 x1 q(M螺桿泵的缺點是:螺桿的加工和裝配要求較高;泵的性能對液體粘度變化比較敏感。

螺桿泵主要性能參數(shù):

(一)壓力和揚程 螺桿泵的工作壓力與級數(shù)有關，與轉速無關;通常每一級的工作壓力允許為0．3～0．6MPa。螺桿泵的揚程是由其工作壓力、介質的粘度、管道的直徑與長度等多種因素綜合決定的。

(二)流量 由于轉子與定子之間的空間是一個不變量，所以在螺桿泵的轉速一定時，其流量也是一個定數(shù)，它與揚程之間沒有明顯變化，因此在生產過程中往往通過改變轉子轉速來實現(xiàn)對流量的控制。

(三)吸程 由于螺桿泵的定子和轉子之間接觸形成的螺旋形密封線將吸入室和排出口完全分開，泵具有閥門的阻隔作用。因此螺桿泵啟動時，可自動把管道及泵內空氣排出，使泵具有自吸功能，其吸程是一般離心泵難以達到的。

下表是?？谑邪咨抽T污水處理廠脫水機房采用的SEBP1450．1E11G00Y114PP5FV系列偏心螺桿泵的主要參數(shù):

規(guī)格型號:SEBP1450．1E11G00Y114PP5FV泵送液體:漿 料 入口壓力:最大0．35 bar泵溫PT:10．0—35．0℃ 流量:333—1167升/分粘度(額定功率下):200．0 MPA．S 速度:97—320升/分密度(額定功率下):1．0kg/dm3 級數(shù):1固體含量:最大8．0% 軸密封:機械密封顆料大小:NA N/A 電機功率:11．0 KW濃度:PH 6—9 N/A 總效率:59．7—63．5%輸送壓力(額定功率下):3．0 bar 安裝:臥式

四 螺桿泵吸排口端反接后存在的問題

(一)對軸密封的影響

1．軸密封原處于吸入室側(壓力P≤0．35 bar)，反接后就轉換成了排放口側(壓力P=3 bar)，顯而易見軸密封處所受壓力增大了近九倍;而且由于泵送液體為含固體量介質，這樣介質中的固體顆料進入軸封摩擦副端面的幾率將隨著壓力增大而增大，在運動中就起了研磨作用，易使密封面發(fā)生摩擦而失效。因此，如軸密封長期處于較高壓力區(qū)，將會促使其磨損加快，壽命縮短。同時，一旦軸密封出現(xiàn)磨損，輸送液體因壓力緣故將呈噴射狀泄漏。

2．?？谑邪咨抽T污水處理廠3臺進泥泵運行1200多個小時后發(fā)現(xiàn)，萬向節(jié)式連軸器上纏繞物如頭發(fā)、細軟鋼絲、纖維等大量增多;如再運行一段時間大量纏繞物就會嚴重堵塞排放口(原吸入室)，導致排放口處輸出壓力迅速增大。而前面我們已經提過螺桿泵屬正排量泵，排放側理論上壓力可達無窮大。當輸出壓力超過軸密封允許壓力Pmax=10 bar時，將會對軸封造成損壞，導致介質嚴重泄漏。當排放端(原吸入室)受阻以后，壓力如超過預定的壓力值，此時電機負荷急劇增加，傳動機械相關零件的負載也會超出設計值，嚴重時會發(fā)生電機燒毀、傳動零件斷裂情況。事實證明此類故障會導致螺桿泵機械壽命急劇縮短。

3．如偏心螺桿泵選用的軸封類型為帶軸封液的填料密封，而一般情況下該類密封要求沖洗液或密封液注入壓力P注=0～0．5 bar(高于入口壓力)。從這可看出:一旦互換反接，軸密封處于高壓部分，則將使沖洗液或密封液沒有足夠壓力注入軸封處，造成密封失效及損害填料密封。除非能想辦法盡量提高沖洗液或密封液注入壓力，直至高于輸出壓力，才能達到密封效果。

(二)對連軸器運動狀態(tài)的影響

萬向節(jié)式的連軸器因互換反接由原所屬低壓吸入室轉換成高壓排放側，勢必對其蠕動性能造成影響，使運動不能處于最佳狀態(tài);同時負荷有所增大，相應引起工作效率降低(從日常的工作運行記錄看，海口市白沙門污水處理廠該泵在反接后工作總效率大約下降了10%左右)。同時，由于長期處于高壓區(qū)，也會加快連軸器及其聯(lián)桿銷的磨損，一定程度上會縮短其使用壽命。

(三)對日常維修的影響

偏心螺桿泵在維修(特別是更換軸封)時，需要拆下定子和轉子等部件。而由于反接，造成軸封側泵腔內殘余的輸送介質無法排凈;在拆下定子及轉子時，殘余介質會到處溢流，給維修工作帶來很大不便。假如輸送介質為強腐蝕性液體，將會對人身安全帶來更大危險。

結 語

綜上所述，筆者認為偏心螺桿泵吸入、排出口互換反接，將會給該泵在運行上帶來一些不良因素及危害，特別是對軸密封的損害，使設備正常運行壽命受到影響。因此，建議偏心螺桿泵的使用安裝最好嚴格按照原設計要求，即使該泵使用說明書上表明在某特殊條件下可互換反接使用。

[1]王洪臣主編．城市污水處理廠運行控制與維護管理[M]．北京:科學出版社，1997．