某大型再生水廠潛污泵問題分析

李小軍，歷 威，王雪峰，李明川，鄭偉超

（1.杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司，杭州 310012；2.山東中材默銳水務(wù)有限公司，山東 濰坊 262714）

潛污泵是將泵與電機連體,并可潛入液下工作的泵類產(chǎn)品。同樣是離心泵，潛污泵和常規(guī)的臥式泵或立式泵相比，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小的優(yōu)點。潛污泵整體密封良好，電機可利用水體導(dǎo)熱，比常規(guī)離心泵散熱方便，不需要專門的散熱片，因此可直接安裝于液下水池內(nèi)，水池深度一般位于液下不超過10 m，特殊行業(yè)國內(nèi)最深可達到50 m。因不需建造專門的泵房（包括地下和地上），它可以節(jié)約土地面積，減少基建費用，安裝維修相對方便。小型的潛污泵可以自由安裝，大型的潛污泵一般都配帶有自動耦合裝置，利于泵出口斜面法蘭與耦合器斜面法蘭切合進行自動安裝，在上部提升空間允許的條件下，安裝及維修相對方便。

1 密封及保護

一般的保護措施有密封系統(tǒng)及其檢測預(yù)防：潛污泵密封系統(tǒng)，主要有電纜密封、零件間密封和軸密封，均是通過機械加壓壓實相同材料或不同材料間的間隙實現(xiàn)密封。另外，通電儀控部件實現(xiàn)密封損壞的檢測和探測，主要有漏電保護單元、軸過熱保護單元和油封附近浮球開關(guān)。其主要通過電纜的絕緣檢測和油室密封檢測實現(xiàn)對事故的預(yù)防。

1.1 過熱保護元件

過熱保護元件是裝在潛污泵電機接線艙內(nèi)部由溫度控制動作的電子元件，利用金屬的熱效應(yīng)將常閉觸點斷開，從而將電源切斷，待溫度降低后觸點恢復(fù)，正常工作。正常運行情況下，元件不會因過熱而觸發(fā)；在異常情況下，繞組溫度達到過熱保護元件設(shè)定值時，過熱元件將信號經(jīng)電控柜利用“過熱”指示燈提醒操作人員進行檢查，同時自動停止運行。找到問題原因，待繞組溫度降至低于設(shè)定值時，潛污泵會恢復(fù)到可用狀態(tài)。

1.2 漏水探頭

漏水探頭的作用是對電機內(nèi)空腔和接線艙作漏水監(jiān)測，其原理是利用漏水探頭的兩個電極間的電阻變化輸出信號。當(dāng)電機接線腔進水或電機側(cè)機械密封滲漏，漏水探頭信號觸發(fā)，通過電控柜發(fā)出“故障”報警信號，提醒操作人員檢查機械密封油封或更換室內(nèi)的油，同時保持?jǐn)嚯娡１脿顟B(tài)。當(dāng)電機接線艙進水時，漏水探頭發(fā)出“故障”報警信號，操作人員立即檢查維修，并保持停泵斷電狀態(tài)，防止短路引起事故擴大。

1.3 浮子開關(guān)

浮子開關(guān)是安裝在電機腔內(nèi)，通過監(jiān)測是否進水，從而判斷電機側(cè)機械密封是否失效。浮水開關(guān)通常安裝于電機腔下側(cè)、電機軸承旁。一旦電機機械密封失效，潤滑油室內(nèi)的油或外部進水通過軸承室或者從其他地方進入電機腔的水流入空腔，浮子開關(guān)的浮子升起，浮子內(nèi)觸點接通，將信號發(fā)出（一般經(jīng)過電控柜發(fā)出報警信號）提醒操作人員檢修潛污泵，電氣硬連接上關(guān)聯(lián)使?jié)撐郾米詣油Ｖ惯\行。

1.4 潛污泵的軸承測溫保護裝置

軸承測溫保護裝置是監(jiān)測潛污泵軸承溫升是否過高，當(dāng)潛污泵軸承溫度≥85℃時，裝置通過電控柜發(fā)出報警信號（指示燈亮）并使?jié)撐郾米詣油Ｖ惯\行，防止燒毀軸承。

2 實例分析

某大型再生水廠年產(chǎn)再生水約5萬t，使用當(dāng)?shù)貎晌鬯幚韽S（一廠日處理規(guī)模15萬m3/d，另一廠日處理規(guī)模5萬m3/d）達標(biāo)排放口排出的廢水，通過約5 km的D1200管道接入再生水處理廠，處理達到《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 19923-2005）的要求后，作為循環(huán)冷卻水或除鹽水回用于園區(qū)各生產(chǎn)企業(yè)。此水廠設(shè)置埋深3 m的地下集水池一座，安裝有潛污泵三臺，流量1 600 m3/h，揚程18 m，功率132 kW，型號為350WQ，電機絕緣等級F級，潛污泵防護等級為IPX8，工作溫度-10～40℃，工作介質(zhì)pH范圍5～9，啟動方式為軟啟，控制方式為手自雙控，安裝方式為固定式耦器，合自動耦合安裝。

在實際運行半年后，污水泵陸續(xù)出現(xiàn)如下問題：振動較大，盡管安裝于地下，但是導(dǎo)軌和拉鏈振動聲響明顯；出力降低，軟啟動保護總是燒毀，以至于電機保護無法啟動。

因為潛污泵較大，投運之初即有明顯振動聲響，且聲響變大緩慢，運行維護人員并不在意。后出現(xiàn)電機保護無法啟動時，運行維護人員才做如下工作：檢查軟啟熔斷器，發(fā)現(xiàn)燒毀。測量潛污泵絕緣，絕緣為零，說明電機已經(jīng)短路。運行維護人員將此潛污泵提出并檢查，發(fā)現(xiàn)潛污泵出口法蘭斷裂，僅有剩余的半片法蘭與泵出口相連，螺絲斷裂，泵殼連接螺絲幾乎全部脫落，潛污泵葉輪座上有散落螺絲且積泥嚴(yán)重，電纜出現(xiàn)破皮，已經(jīng)可以看到裸露的銅線；靜置過程中發(fā)現(xiàn)電機密封處漏水，拆開頂蓋發(fā)現(xiàn)接線端子艙內(nèi)有明顯積水。

主要原因可能為：耦合器與潛污泵安裝間隙過大，造成潛污泵運行過程振動加大，進而使電纜在使用過程中與固定環(huán)發(fā)生摩擦，損壞外皮。水從保護皮開口處進入密封艙。由于接線端子會發(fā)熱，進入其中的水滴又不能外逸，在較高的溫度下變成水汽，造成高濕高濕的環(huán)境。在持續(xù)的高溫和高濕的環(huán)境中，電機的電纜側(cè)密封遭到腐蝕損壞，使得水汽進入電機，破壞絕緣，造成電機短路，電機不能啟運，潛污泵不能運行。因此，本文從運行、安裝和維護等方面對潛污泵進行分析。

2.1 運行環(huán)境

本項目為再生水廠，原水為城市污水處理廠排放水，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為《城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級B標(biāo)準(zhǔn)。易忽視的因素是氯離子含量。一般情況下，氯離子含量不要超過25×10-6mg/L，否則就會因電位差發(fā)生應(yīng)力腐蝕、孔蝕和晶間腐蝕。本廠原水溶解性總固體和氯離子含量偏高（氯離子含量＞1 000×10-6mg/L）。這也是造成潛污泵外殼明顯腐蝕的主要原因，同時也是加快電機密封破壞的元兇。因此，根據(jù)以往經(jīng)驗，利用鋅的活潑性大于鐵，鋅優(yōu)先失去電子發(fā)生反應(yīng)的特點，用犧牲鋅塊的方法來保護。人們可以在泵體上安裝一定數(shù)量的鋅塊，從而實現(xiàn)陽極保護。

2.2 安裝環(huán)境

本潛污泵為固定式自動耦合安裝，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，安裝要點有：泵座檢查驗收，通過預(yù)埋螺栓或地腳螺栓安裝泵座（耦合器），安裝導(dǎo)桿，用膨脹螺栓固定好上部支架。固定支架之前，將導(dǎo)桿插入固定耦合器固定端和支架插頭。調(diào)整導(dǎo)桿的垂直度，在中間適當(dāng)位置加設(shè)支撐但不能阻擋潛污泵耦合卡爪上下通行。固定電纜，保證電纜能隨設(shè)備檢修順暢拉起和放下，同時又避免與其他設(shè)備糾纏。易忽視的因素主要有以下幾個方面。

2.2.1 安裝水深

由于水池在地下3 m，加上液位深度，實際安裝深度大約在水下10 m，而經(jīng)了解IPX8的防護等級不能滿足使用要求，其工作深度不應(yīng)大于6 m。因為水深較大，水壓和水底積淤對水泵材質(zhì)和密封結(jié)構(gòu)都提出了更高要求，從而加大滲漏的風(fēng)險。另外，這對水泵葉輪和泵殼及其間隙都提出了更高要求，其出力也受到一定影響。

2.2.2 電纜外皮、固定防護套與接線艙的接口等密碼情況

潛污泵一般使用YZW或YCW型橡套軟電纜，使用專門的護套和密封圈，保證其與接線艙間的可靠密封，同時固定電纜防止拉脫。

2.2.3 保護單元

據(jù)了解，潛污泵自帶的保護裝置（過熱保護元件和漏水探頭）能夠發(fā)現(xiàn)進水問題并防止事故的擴大。因此，在出廠及試運前仔細檢查保護單元線路，確保其能發(fā)揮應(yīng)有的作用。

2.2.4 導(dǎo)桿安裝

潛污泵導(dǎo)桿應(yīng)按廠方規(guī)定安裝，應(yīng)固定牢固，潛污泵導(dǎo)桿安裝的直線度不大于1/1 000，全長不應(yīng)大于5 mm，導(dǎo)桿接口高度不應(yīng)超過其外圓，接口數(shù)量不超過2個為宜。由于本項目原配導(dǎo)桿較細，安裝時發(fā)現(xiàn)強度不足，導(dǎo)行能力較差，因此對潛污泵導(dǎo)桿進行更改，耦合裝置導(dǎo)桿的垂直度發(fā)生變更，造成導(dǎo)桿與耦合裝置間隙過大，實際運行過程中振動較大。

2.2.5 卡爪與潛污泵出水法蘭

潛污泵出水與法蘭耦合器卡爪連接應(yīng)按廠方規(guī)定的力矩擰緊，連接必須牢固。連接不牢導(dǎo)致切合面無法密封，運行中泵出口水產(chǎn)生的沖擊造成法蘭密封貼合面間隙擴大，出水從間隙噴出又加大了兩個法蘭面的相互撞擊，這也是造成振動較大、法蘭損壞和螺絲松脫的直接原因。

2.2.6 提升空間

由于水泵安裝深度相對地平面約地下10 m，在地上設(shè)置同樣高度的電動葫蘆不合實際，實際上地上電動葫蘆約為4 m，因為電纜較粗，彎曲半徑較大，電纜隨設(shè)備提升和下降的難度加大。

2.3 維護

在潛污泵運行過程中，設(shè)備的運行維護是重要的環(huán)節(jié)。一般情況下，主要維護措施如下：定期檢查電機相對地間絕緣電阻，必須單獨檢查電纜與電機，然后應(yīng)拆開電機檢修，同時檢查接地牢固與否，電纜表皮破裂與否等；檢查葉輪與泵殼之間的間隙，間隙過大易造成出力下降，應(yīng)定時更換葉輪；潛污泵在允許工作介質(zhì)條件下正常運行半年后，應(yīng)檢查密封室密封情況和密封室的油，正常情況下每5 000 h應(yīng)更換機油和機械密封；當(dāng)潛污泵長期不用（半年以上）時，不適合靜置水中，應(yīng)投入備用泵替換運行，以降低電動機定子繞組受潮的概率；當(dāng)氣溫較低（一般低于5℃）時，需做防凍措施。

3 結(jié)語

潛污泵作為生產(chǎn)的主要用泵，為了確保潛污泵的使用壽命，降低設(shè)備損失對生產(chǎn)的影響，除要關(guān)注使用環(huán)境外，使用過程中要加強日常保養(yǎng)和定期檢查。這樣才能確保潛污泵設(shè)備安全，保障生產(chǎn)順利進行。