高揚(yáng)程低用對(duì)深井泵的影響

馬紅玉

摘要：潛水電泵主要用于提取深井地下水，也可以用于城市、農(nóng)村、工礦、油田等給排地表清水和高層建筑等加壓供水。其特點(diǎn)是電機(jī)與水泵聯(lián)接在一起，潛入水中運(yùn)轉(zhuǎn)，與其它給排水泵相比，具有噪聲低，不污染水質(zhì)，不需要泵房，在地表使用占用空間小，投資少，高效節(jié)能，安裝、拆卸、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：深井泵；富裕揚(yáng)程；揚(yáng)程計(jì)算

1. 深井泵簡(jiǎn)介

1.1電源要求

額定頻率為50Hz，額定電壓為380V的三相交流電源

潛水電機(jī)必須始終潛入水中，但潛水深度不得超過靜水位已下70m

1.2水質(zhì)條件

固體雜質(zhì)含量（質(zhì)量比）不大于0.01%；

PH值（酸堿度）6.5-8.5；

硫化氫的含量不大于1.5mg/L；

氯離子的含量不大于400mg/L；

水溫不高于20℃

2.深井泵構(gòu)成

潛水電機(jī)組由水泵、電機(jī)、輸水管、防水電纜和啟動(dòng)保護(hù)裝置五大部分組成。潛水電泵為單吸多級(jí)立式離心泵，潛水電機(jī)為充水濕式立式、三相異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)與水泵通過聯(lián)軸器直聯(lián)，配有YC型橡膠電纜。

潛水泵每級(jí)導(dǎo)流殼中裝有一個(gè)橡膠軸承，葉輪用錐型套固定在泵軸上，導(dǎo)流殼采用空間導(dǎo)葉并由螺栓連接成一體。

潛水泵上部裝有止回閥，避免停機(jī)時(shí)水錘造成機(jī)組損壞。

潛水電機(jī)上部裝有防沙器及兩個(gè)反向安裝的骨架式油封，組成防沙機(jī)構(gòu)，防止流沙進(jìn)入電機(jī)。

潛水電機(jī)采用水潤(rùn)滑軸承，下部有調(diào)壓橡膠膜，自動(dòng)調(diào)節(jié)由于溫度等變化而引起的電機(jī)內(nèi)腔充水壓力變化，電機(jī)的定子繞組采用聚四氟乙烯絕緣尼龍護(hù)套耐水電磁線，有良好的絕緣和耐水性能。

電機(jī)下部裝有止推軸承部件，主要消除水泵的剩余軸向力。

電機(jī)和水泵采用筒式聯(lián)軸器連接，葉輪與泵軸采用錐形套定位，拆裝方便。

3.實(shí)例

包頭煤化工建場(chǎng)初期使用兩臺(tái)井用潛水泵進(jìn)行生活用水的供給，同時(shí)還需向建設(shè)單位所在的東、西生活區(qū)提供生活用水。自2009年凈水裝置正常投用后深井泵停止使用，且建設(shè)單位退出，切斷向東、西生活區(qū)的供水，為保證設(shè)備完好備用每周例行試運(yùn)10分鐘。

由于工藝調(diào)整，2013年11月生活水源重新切換到深井泵系統(tǒng)，兩臺(tái)設(shè)備仍一用一備。由于初期建設(shè)為臨時(shí)使用，所以設(shè)備資料沒有留檔，只知道水泵的額定功率為37Kw，日常使用中通過調(diào)節(jié)出口閥門的開度控制水泵的電流，憑借使用經(jīng)驗(yàn)將電流控制在70A以內(nèi)。2014年7月30日在對(duì)備深井泵試運(yùn)過程中發(fā)現(xiàn)水泵啟動(dòng)后電流居高不下，調(diào)節(jié)閥門過程中跳機(jī)，請(qǐng)電氣人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)水泵的絕緣值進(jìn)行測(cè)量，電機(jī)繞組對(duì)地絕緣電阻值為零，水泵電機(jī)燒毀，需進(jìn)行維修。

吊出的過程中發(fā)現(xiàn)水泵出口管長(zhǎng)度為120m，電纜橡套有兩處明顯的破損，銘牌數(shù)據(jù)為：型號(hào)200QJ50-156/12，流量50m?/h、揚(yáng)程156m、額定電流80A。

維修人員在對(duì)設(shè)備解體檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)除電機(jī)線圈燒毀外，橡膠軸承及泵軸磨損嚴(yán)重。重新纏繞線圈，更換磨損的橡膠軸承及泵軸，更換130m新電纜，重新制作防水。再次將水泵下入到井內(nèi)，無論如何調(diào)整出口閥門的開度，電流在106A與160A間波動(dòng)，幾秒鐘后便自保跳機(jī)，無法使用。此臺(tái)設(shè)備不能使用，另一臺(tái)水泵在無備用泵的情況下保證全場(chǎng)1500人的生活用水，安全系數(shù)極低，需盡快找出超流原因，予以消除，恢復(fù)平穩(wěn)生產(chǎn)。

4.原因分析

據(jù)初次維修時(shí)故障現(xiàn)象分析，導(dǎo)致電機(jī)燒毀的原因有如下兩個(gè)方面：

4.1電氣原因：電磁線絕緣下降或破壞；電纜破裂；接頭進(jìn)水；缺相運(yùn)行；電機(jī)內(nèi)缺水。提升過程中已發(fā)現(xiàn)電纜橡套有破損且電機(jī)內(nèi)沒有缺水現(xiàn)象，其它現(xiàn)象雖不能明確原因，但可在維修過程中消除。

4.2水泵揚(yáng)程選用不合理，大馬拉小車，水泵富裕揚(yáng)程過大，設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行。

一臺(tái)高揚(yáng)程離心泵低揚(yáng)程使用時(shí)，配套電機(jī)功率會(huì)超過額定功率。因?yàn)楦鶕?jù)離心泵的特性曲線圖可清楚看出，當(dāng)壓力下降時(shí)，流量增加，功率曲線也上升，且泵的效率也下降，因此泵的流量與揚(yáng)程選擇很重要，使泵運(yùn)行在其效率曲線最高附近。離心泵的揚(yáng)程是用來克服高度和阻力的，高揚(yáng)程的泵在高揚(yáng)程點(diǎn)工作時(shí)他的流量是設(shè)計(jì)點(diǎn)的流量，如果在低揚(yáng)程工作時(shí)，相當(dāng)于泵的出口阻力減小，這時(shí)泵的流量就會(huì)增加，電機(jī)就會(huì)超負(fù)荷，超到一定程度就會(huì)燒毀電機(jī)。泵在工作中，流量和揚(yáng)程它是一個(gè)反比的關(guān)系，當(dāng)流量較大時(shí)，相就原揚(yáng)程就較低，而流量和軸功率是一個(gè)正比的關(guān)系，當(dāng)流量越大時(shí)軸功率就越大，不難理解的就軸功率越大，電流就越大，所以水泵在偏離它的設(shè)計(jì)揚(yáng)程下運(yùn)行是會(huì)產(chǎn)生過流現(xiàn)象。

由計(jì)算可知現(xiàn)場(chǎng)所選用水泵揚(yáng)程為115.94m時(shí)即可滿足使用要求，而現(xiàn)場(chǎng)選用156m揚(yáng)程的水泵揚(yáng)程遠(yuǎn)高于所需揚(yáng)程，實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)在設(shè)備維修過出口閥關(guān)閉的狀態(tài)下，電流仍超出額定電流。消除電氣影響；重新投用后水泵明顯超負(fù)荷運(yùn)行，說明揚(yáng)程選用不合理。

5.解決方法

5.1重新計(jì)算，選用合適揚(yáng)程水泵，然后提報(bào)物資采購(gòu)計(jì)劃，進(jìn)行物資采購(gòu)，待新泵達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行安裝工作。由于臨時(shí)物資采購(gòu)審批手續(xù)繁瑣，計(jì)劃物資采購(gòu)周期長(zhǎng)，且采購(gòu)期間無備用設(shè)備，此方法不作為首選解決辦法。

5.2在現(xiàn)有水泵基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，降低水泵揚(yáng)程，以滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求，既節(jié)省時(shí)間又能在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)安全生產(chǎn)。

綜合考慮以上兩種情況后，決定對(duì)現(xiàn)有的200QJ50-156/12進(jìn)行技術(shù)改造。

改造思路：現(xiàn)有水泵揚(yáng)程156m，由12級(jí)相同葉輪串聯(lián)組成，單級(jí)葉輪所能提供的揚(yáng)程為156/12=13m。從中可知最接近且大于計(jì)算揚(yáng)程的情況為選用9級(jí)葉輪，水泵揚(yáng)程為13×9=117m，因不具備現(xiàn)場(chǎng)水力測(cè)定條件，故只能將改造后的水泵投入井中試運(yùn)行，試運(yùn)過程中發(fā)現(xiàn)水泵電流為60A，于水池進(jìn)行液位標(biāo)定后發(fā)現(xiàn)流量滿足使用要求。將拆卸下來的三級(jí)葉輪及錐形套收庫(kù)，保存好，以備日后維修使用。

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