高扬程低用对深井泵的影响

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  摘要:潜水电泵主要用于提取深井地下水,也可以用于城市、农村、工矿、油田等给排地表清水和高层建筑等加压供水。其特点是电机与水泵联接在一起,潜入水中运转,与其它给排水泵相比,具有噪声低,不污染水质,不需要泵房,在地表使用占用空间小,投资少,高效节能,安装、拆卸、使用维修方便等优点。
  关键词:深井泵;富裕扬程;扬程计算
  1. 深井泵简介
  1.1电源要求
  额定频率为50Hz,额定电压为380V的三相交流电源
  潜水电机必须始终潜入水中,但潜水深度不得超过静水位已下70m
  1.2水质条件
  固体杂质含量(质量比)不大于0.01%;
  PH值(酸碱度)6.5-8.5;
  硫化氢的含量不大于1.5mg/L;
  氯离子的含量不大于400mg/L;
  水温不高于20℃
  2.深井泵构成
  潜水电机组由水泵、电机、输水管、防水电缆和启动保护装置五大部分组成。潜水电泵为单吸多级立式离心泵,潜水电机为充水湿式立式、三相异步电动机,电机与水泵通过联轴器直联,配有YC型橡胶电缆。
  潜水泵每级导流壳中装有一个橡胶轴承,叶轮用锥型套固定在泵轴上,导流壳采用空间导叶并由螺栓连接成一体。
  潜水泵上部装有止回阀,避免停机时水锤造成机组损坏。
  潜水电机上部装有防沙器及两个反向安装的骨架式油封,组成防沙机构,防止流沙进入电机。
  潜水电机采用水润滑轴承,下部有调压橡胶膜,自动调节由于温度等变化而引起的电机内腔充水压力变化,电机的定子绕组采用聚四氟乙烯绝缘尼龙护套耐水电磁线,有良好的绝缘和耐水性能。
  电机下部装有止推轴承部件,主要消除水泵的剩余轴向力。
  电机和水泵采用筒式联轴器连接,叶轮与泵轴采用锥形套定位,拆装方便。
  3.实例
  包头煤化工建场初期使用两台井用潜水泵进行生活用水的供给,同时还需向建设单位所在的东、西生活区提供生活用水。自2009年净水装置正常投用后深井泵停止使用,且建设单位退出,切断向东、西生活区的供水,为保证设备完好备用每周例行试运10分钟。
  由于工艺调整,2013年11月生活水源重新切换到深井泵系统,两台设备仍一用一备。由于初期建设为临时使用,所以设备资料没有留档,只知道水泵的额定功率为37Kw,日常使用中通过调节出口阀门的开度控制水泵的电流,凭借使用经验将电流控制在70A以内。2014年7月30日在对备深井泵试运过程中发现水泵启动后电流居高不下,调节阀门过程中跳机,请电气人员到达现场,对水泵的绝缘值进行测量,电机绕组对地绝缘电阻值为零,水泵电机烧毁,需进行维修。
  吊出的过程中发现水泵出口管长度为120m,电缆橡套有两处明显的破损,铭牌数据为:型号200QJ50-156/12,流量50m?/h、扬程156m、额定电流80A。
  维修人员在对设备解体检修时发现除电机线圈烧毁外,橡胶轴承及泵轴磨损严重。重新缠绕线圈,更换磨损的橡胶轴承及泵轴,更换130m新电缆,重新制作防水。再次将水泵下入到井内,无论如何调整出口阀门的开度,电流在106A与160A间波动,几秒钟后便自保跳机,无法使用。此台设备不能使用,另一台水泵在无备用泵的情况下保证全场1500人的生活用水,安全系数极低,需尽快找出超流原因,予以消除,恢复平稳生产。
  4.原因分析
  据初次维修时故障现象分析,导致电机烧毁的原因有如下两个方面:
  4.1电气原因:电磁线绝缘下降或破坏;电缆破裂;接头进水;缺相运行;电机内缺水。提升过程中已发现电缆橡套有破损且电机内没有缺水现象,其它现象虽不能明确原因,但可在维修过程中消除。
  4.2水泵扬程选用不合理,大马拉小车,水泵富裕扬程过大,设备超负荷运行。
  一台高扬程离心泵低扬程使用时,配套电机功率会超过额定功率。因为根据离心泵的特性曲线图可清楚看出,当压力下降时,流量增加,功率曲线也上升,且泵的效率也下降,因此泵的流量与扬程选择很重要,使泵运行在其效率曲线最高附近。离心泵的扬程是用来克服高度和阻力的,高扬程的泵在高扬程点工作时他的流量是设计点的流量,如果在低扬程工作时,相当于泵的出口阻力减小,这时泵的流量就会增加,电机就会超负荷,超到一定程度就会烧毁电机。泵在工作中,流量和扬程它是一个反比的关系,当流量较大时,相就原扬程就较低,而流量和轴功率是一个正比的关系,当流量越大时轴功率就越大,不难理解的就轴功率越大,电流就越大,所以水泵在偏离它的设计扬程下运行是会产生过流现象。
  由计算可知现场所选用水泵扬程为115.94m时即可满足使用要求,而现场选用156m扬程的水泵扬程远高于所需扬程,实际应用中也发现在设备维修过出口阀关闭的状态下,电流仍超出额定电流。消除电气影响;重新投用后水泵明显超负荷运行,说明扬程选用不合理。
  5.解决方法
  5.1重新计算,选用合适扬程水泵,然后提报物资采购计划,进行物资采购,待新泵达到现场后进行安装工作。由于临时物资采购审批手续繁琐,计划物资采购周期长,且采购期间无备用设备,此方法不作为首选解决办法。
  5.2在现有水泵基础上进行改造,降低水泵扬程,以满足现场使用要求,既节省时间又能在最短的时间内恢复安全生产。
  综合考虑以上两种情况后,决定对现有的200QJ50-156/12进行技术改造。
  改造思路:现有水泵揚程156m,由12级相同叶轮串联组成,单级叶轮所能提供的扬程为156/12=13m。从中可知最接近且大于计算扬程的情况为选用9级叶轮,水泵扬程为13×9=117m,因不具备现场水力测定条件,故只能将改造后的水泵投入井中试运行,试运过程中发现水泵电流为60A,于水池进行液位标定后发现流量满足使用要求。将拆卸下来的三级叶轮及锥形套收库,保存好,以备日后维修使用。
  参考文献:
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  [2] 夏清,陈长贵.《化工原理》天津大学出版社.2007.1.
  [3] 王瑛.试论水泵富裕扬程过高的危害及改进措施.《安徽纺织职业技术学院学报》2003年第2卷第3期.
  [4] 张志坚.深井泵的维修要点与维修策略分析.《中国石油和化工标准与质量》2013年第 13期.
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