賴(lài)華武

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引 言

偏心螺桿泵又稱(chēng)“莫諾泵”(MONO PUMP)，1939年由法國(guó)人莫諾發(fā)明，1951開(kāi)始在德國(guó)投入生產(chǎn)，德國(guó)稱(chēng)“偏心轉(zhuǎn)子泵”。它是一種具有獨(dú)特工作方式的容積泵，其主要由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)及減速機(jī)、連軸桿及吸入室、定子及轉(zhuǎn)子等部分組成(如圖一)。由于具有優(yōu)良性能，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用范圍也在迅速擴(kuò)大。其最大特點(diǎn)是對(duì)介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、流量平穩(wěn)、壓力脈動(dòng)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(zhì)有生污泥、消化污泥以及浮渣等。

目前?？谑邪咨抽T(mén)污水處理廠脫水機(jī)房3臺(tái)進(jìn)泥螺桿泵采用的是德國(guó)ALLWEILER廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品，規(guī)格為SEBP1450．1E11G00Y114PP5FV系列。由于某種原因，在安裝使用此3臺(tái)泵時(shí)將吸入、排出端反接了，這就要求運(yùn)行時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須跟著調(diào)整為反轉(zhuǎn)才能達(dá)到輸送目的。針對(duì)此種情況，我們提出過(guò)質(zhì)疑，但外方專(zhuān)家及廠家一致認(rèn)為反接對(duì)該設(shè)備運(yùn)行沒(méi)有任何問(wèn)題和影響。在此，筆者簡(jiǎn)單談?wù)剛€(gè)人的一些看法及分析。

一 螺桿泵的構(gòu)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(zhuǎn)子

螺桿泵的轉(zhuǎn)子是一根具有大導(dǎo)程的螺桿，根據(jù)輸送介質(zhì)不同，轉(zhuǎn)子由高強(qiáng)度合金鋼、不銹鋼等制成。為抵抗介質(zhì)對(duì)轉(zhuǎn)子表面的磨損，轉(zhuǎn)子表面都經(jīng)過(guò)硬化處理，或者鍍上一層抗腐蝕、高硬度的鉻層。轉(zhuǎn)子表面光潔度非常高，這樣才能保證轉(zhuǎn)子在定子中轉(zhuǎn)動(dòng)自如，同時(shí)也減少對(duì)定子橡膠套的磨損。轉(zhuǎn)子在其吸入端通過(guò)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(nèi)是一個(gè)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(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)作行星轉(zhuǎn)動(dòng)，相互配合的轉(zhuǎn)子和定子的彈性襯套形成幾個(gè)互不相通的密封空腔。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，密封空腔沿軸向由泵的吸入端向排出端方向運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)亦在空腔內(nèi)連續(xù)地由吸入端輸向排出端。該泵屬于旋轉(zhuǎn)自調(diào)式正排量泵。

(四)連軸桿

由于轉(zhuǎn)子在作行星轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)有較大擺動(dòng)，因此與之連接的連軸桿也必須同步隨之?dāng)[動(dòng)。目前常用的有兩種連軸桿:一種是使用特殊高彈性高強(qiáng)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(zhuǎn)子作剛性連接，靠連軸桿本身的撓曲性去驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)并隨轉(zhuǎn)子擺動(dòng)。為防止介質(zhì)中的硬度顆粒對(duì)撓性軸的磨損和介質(zhì)本身對(duì)軸的腐蝕，在軸的外部包有一層橡膠及塑料護(hù)管。這種撓性連軸桿優(yōu)點(diǎn)是耐磨損及使用壽命長(zhǎng)，但是價(jià)錢(qián)昂貴;另外一種是在連軸桿的兩端，在與轉(zhuǎn)子的連接處和與減速器輸出軸的連接處各安裝一個(gè)萬(wàn)向連軸節(jié)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)適應(yīng)轉(zhuǎn)子的擺動(dòng)。為保護(hù)連軸節(jié)不受介質(zhì)顆粒磨損，每一個(gè)連軸節(jié)上都設(shè)有專(zhuān)用橡膠護(hù)套。國(guó)內(nèi)目前均使用這種連接方式，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)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(guān)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(gòu)成，利用介質(zhì)中的水作為密封、滑潤(rùn)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(jìn)一個(gè)帶很多水孔的填料環(huán)，用清水式緩沖液提供密封壓力、潤(rùn)滑和防止介質(zhì)中的有害物質(zhì)及空氣對(duì)填料及軸徑的侵害。這種方式操作較為復(fù)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(jī)械密封:機(jī)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(wú)滴漏或有很少滴漏;且不需要維護(hù)。?？诎咨抽T(mén)污水處理廠該系列泵軸封采用單向、不對(duì)稱(chēng)密封(帶有一個(gè)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(diǎn)及主要技術(shù)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(diǎn):(一)能輸送高固體含量介質(zhì);(二)流量均勻壓力穩(wěn)定，低轉(zhuǎn)速時(shí)更為明顯;(三)流量與泵轉(zhuǎn)速成正比，具有良好變量調(diào)節(jié)性;(四)運(yùn)送液體種類(lèi)和粘度范圍寬，一泵多用可以輸送不同粘度介質(zhì);(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(zhuǎn)泵相比，對(duì)進(jìn)入的氣體和污物不太敏感;(八)體積小，重量輕，噪聲及振動(dòng)值較低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。C’Y(i)r9 X8 x1 q(M螺桿泵的缺點(diǎn)是:螺桿的加工和裝配要求較高;泵的性能對(duì)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(yáng)程 螺桿泵的工作壓力與級(jí)數(shù)有關(guān)，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān);通常每一級(jí)的工作壓力允許為0．3～0．6MPa。螺桿泵的揚(yáng)程是由其工作壓力、介質(zhì)的粘度、管道的直徑與長(zhǎng)度等多種因素綜合決定的。

(二)流量 由于轉(zhuǎn)子與定子之間的空間是一個(gè)不變量，所以在螺桿泵的轉(zhuǎn)速一定時(shí)，其流量也是一個(gè)定數(shù)，它與揚(yáng)程之間沒(méi)有明顯變化，因此在生產(chǎn)過(guò)程中往往通過(guò)改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的控制。

(三)吸程 由于螺桿泵的定子和轉(zhuǎn)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(kāi)，泵具有閥門(mén)的阻隔作用。因此螺桿泵啟動(dòng)時(shí)，可自動(dòng)把管道及泵內(nèi)空氣排出，使泵具有自吸功能，其吸程是一般離心泵難以達(dá)到的。

下表是海口市白沙門(mén)污水處理廠脫水機(jī)房采用的SEBP1450．1E11G00Y114PP5FV系列偏心螺桿泵的主要參數(shù):

規(guī)格型號(hào):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(jí)數(shù):1固體含量:最大8．0% 軸密封:機(jī)械密封顆料大小:NA N/A 電機(jī)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(wèn)題

(一)對(duì)軸密封的影響

1．軸密封原處于吸入室側(cè)(壓力P≤0．35 bar)，反接后就轉(zhuǎn)換成了排放口側(cè)(壓力P=3 bar)，顯而易見(jiàn)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(zhì)，這樣介質(zhì)中的固體顆料進(jìn)入軸封摩擦副端面的幾率將隨著壓力增大而增大，在運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)期處于較高壓力區(qū)，將會(huì)促使其磨損加快，壽命縮短。同時(shí)，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(mén)污水處理廠3臺(tái)進(jìn)泥泵運(yùn)行1200多個(gè)小時(shí)后發(fā)現(xiàn)，萬(wàn)向節(jié)式連軸器上纏繞物如頭發(fā)、細(xì)軟鋼絲、纖維等大量增多;如再運(yùn)行一段時(shí)間大量纏繞物就會(huì)嚴(yán)重堵塞排放口(原吸入室)，導(dǎo)致排放口處輸出壓力迅速增大。而前面我們已經(jīng)提過(guò)螺桿泵屬正排量泵，排放側(cè)理論上壓力可達(dá)無(wú)窮大。當(dāng)輸出壓力超過(guò)軸密封允許壓力Pmax=10 bar時(shí)，將會(huì)對(duì)軸封造成損壞，導(dǎo)致介質(zhì)嚴(yán)重泄漏。當(dāng)排放端(原吸入室)受阻以后，壓力如超過(guò)預(yù)定的壓力值，此時(shí)電機(jī)負(fù)荷急劇增加，傳動(dòng)機(jī)械相關(guān)零件的負(fù)載也會(huì)超出設(shè)計(jì)值，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生電機(jī)燒毀、傳動(dòng)零件斷裂情況。事實(shí)證明此類(lèi)故障會(huì)導(dǎo)致螺桿泵機(jī)械壽命急劇縮短。

3．如偏心螺桿泵選用的軸封類(lèi)型為帶軸封液的填料密封，而一般情況下該類(lèi)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(méi)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(dá)到密封效果。

(二)對(duì)連軸器運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響

萬(wàn)向節(jié)式的連軸器因互換反接由原所屬低壓吸入室轉(zhuǎn)換成高壓排放側(cè)，勢(shì)必對(duì)其蠕動(dòng)性能造成影響，使運(yùn)動(dòng)不能處于最佳狀態(tài);同時(shí)負(fù)荷有所增大，相應(yīng)引起工作效率降低(從日常的工作運(yùn)行記錄看，?？谑邪咨抽T(mén)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(shí)，由于長(zhǎng)期處于高壓區(qū)，也會(huì)加快連軸器及其聯(lián)桿銷(xiāo)的磨損，一定程度上會(huì)縮短其使用壽命。

(三)對(duì)日常維修的影響

偏心螺桿泵在維修(特別是更換軸封)時(shí)，需要拆下定子和轉(zhuǎn)子等部件。而由于反接，造成軸封側(cè)泵腔內(nèi)殘余的輸送介質(zhì)無(wú)法排凈;在拆下定子及轉(zhuǎn)子時(shí)，殘余介質(zhì)會(huì)到處溢流，給維修工作帶來(lái)很大不便。假如輸送介質(zhì)為強(qiáng)腐蝕性液體，將會(huì)對(duì)人身安全帶來(lái)更大危險(xiǎn)。

結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，筆者認(rèn)為偏心螺桿泵吸入、排出口互換反接，將會(huì)給該泵在運(yùn)行上帶來(lái)一些不良因素及危害，特別是對(duì)軸密封的損害，使設(shè)備正常運(yùn)行壽命受到影響。因此，建議偏心螺桿泵的使用安裝最好嚴(yán)格按照原設(shè)計(jì)要求，即使該泵使用說(shuō)明書(shū)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(yùn)行控制與維護(hù)管理[M]．北京:科學(xué)出版社，1997．