排污泵的发展及前景展望

一、排污泵的结构型式排污泵是将泵与电机紧密结合成一体共同潜水运行的机组。通常根据泵与电机间相对位置的不同,可将排污泵分为上泵式和下泵式两种主要结构形式。
１上泵式排污泵上泵式排污泵结构泵在上面,电机在下面。这种结构有利于减小泵的径向尺寸,故多用于井用排污泵和小型作业面排污泵。 
     在上泵式排污泵结构中,通常采用湿式潜水电机。电机内腔充满清水、变压器油或锭子油,其定子线圈用加强绝缘的耐油、耐水漆包线绕制。定转子浸在液体中运转,电机外面又被水淹没,冷却条件好。湿式电机轴承可采用工程塑料轴承或滚动轴承。对轴伸端和轴承的密封采用骨架式油封或机械密封,密封仅起防泥沙和脏水的作用,结构简单。湿式排污泵较*地解决了电磁部分和轴承部分的密封问题,推广应用较早。但湿式电机定转子间隙中水摩擦损失较大,与转子外径的５次方成正比。所以通常做成细长型,以降低摩擦损失,提高电机效率。
２ 下泵式排污泵泵位于电机下面的称为下泵式排污泵,通常它又可以分为内装式和外装式两种。内装下泵式排污泵所输送的液体首先通过包围电机的环形流道,使之冷却电机后再流出泵压出口。这种泵即使在接近排干吸水池的情况下,也不必担心电机升温,故应用范围正在日益扩大。外装下泵式排污泵则直接从叶轮后的压水室或导叶体出口处排出液体,电机也被抽送的液体冷却。由于下泵式结构可以在较浅的液体中也能工作,故常用于作业面排污泵,尤其它是大口径排污泵的主要结构型式。对于下泵式排污泵而言,因为它可以采用工艺上能够大批量生产的普通干式三相异步电机,在密封上反将电机机壳配合面用“Ｏ”型橡胶密封圈封闭,输出轴从下端伸出。在轴伸部位装有在封液中旋转的机械密封装置,一般为一至三道单端面或双端面机械密封,以严格防止被输送液体沿轴进入电机内腔。而在早期还曾采用一种气垫密封结构,在电机下端有一个气封室,它靠几个孔道与外界相通,泵潜入吸液池后,气封室内的空气在外界液体压力的作用下形成气垫,从而阻止液体进入电机内腔。
    下泵式排污泵的机械密封位于出口水流高压区,扬程越高,此处水压力越高,所以机械密封的性能受到扬程的控制。
二、排污泵的密封和保护技术排污泵的发展基本上取决于密封技术的研究成果。而排污泵的密封问题一直是广大用户所关心的焦点,总觉得潜在水中工作不安全、不放心,由于大部分采用干式电机,万一漏水怎么办?因此,如果排污泵能够如常规电机那样安全、可靠,那么推广应用是没有什么问题的。排污泵密封通常分为电气密封和轴承密封两部分。在湿式潜水电机上,这两部分密封解决得比较成功,国内有许多潜水泵厂就以生产单一的湿式潜水电机配套泵段的,如安庆电机厂、泰州排污泵厂等。湿式潜水电机的电气密封和轴承密封各自独立,如轴承密封失灵,只引起水润滑轴承的润滑水进砂、油脂或稀油润滑的滚动轴承进水,后果是加速磨损和锈蚀,只要电机不短路照常可以运转。所以,只要用户按维修保养规程及时更换易损件和润滑油,就能保证湿式排污泵*运转。对于使用干式电机的排污泵,轴上的机械密封除了密封电机下轴承(油室)外,还承担密封电机内腔,以严格防止被输送液体进入电机内部。目前,机械密封的材料和结构已有了很大的发展,一般在电机与不利部件之间装有一至三道单端面或双端面机械密封。通常上层是石墨/碳化钨,下层是碳化钨/碳化钨。另外,密封材料除碳化钨以外,也可采用碳化硅、氧化铝或其它硬质合金副等。另外,对排污泵可附设多层保护装置,例如在定子绕组中内装热过载保护器,以防止电机过载而发热。在接线腔内设置漏水检测探头,当电缆线断裂或其它原因漏水时,探头发出信号,控制系统对泵实施保护。在干式电机的下轴承处设有渗漏集水槽,槽内装有漏水检测器———浮子开关,如果渗漏到槽内的液体达到一定量时便自动报警。在机械密封端的油室内还设有电极保护,当水渗漏到油室内时电极发出信号,由控制系统显示。此时,管理人员及时保养,对机械密封进行检查和更换,把集水槽和油室内液体倒出,并对油室再加入新的机械油,然后将螺栓拧紧即可。整个保养过程简单、方便,水泵即刻又可投入工作。排污泵的密封除了采取上述措施以外,仍在进一步地研究怎样才能提高它的密封可靠性和安全性。例如大功率的干式电机另设有由外界向电机内腔的自动补气装置,使电机内部处于正压状态,平衡或大于机构密封外界的水压力,以达到加强止漏的效果。还有对水泵段的机械密封采取减压措施,例如开设减压孔或增加甩水器,以降低此处的水压力和防砂。
    还有在水泵的叶轮后面增设副叶轮,以减轻机械密封处的压力和保护轴封。而机械密封的选择也应注意要结构合理,密封性能好,安装工艺简单、方便。总之,排污泵密封技术问题解决得好,排污泵才会有更加广阔的市场。
三、排污泵的控制系统由于排污泵是潜入水下工作,它的控制系统尤其重要。因此,当在设计排污泵的各项功能时,应该要同时考虑它的控制系统。本文简要介绍国外目前常用的排污泵的控制系统。