两种环境中的废水泵改进研究

两种环境中的废水泵改进研究

陈文涛 张瀚巍

海装沈阳局驻沈阳地区第四军事代表室

摘要：废水泵的主要作用在于排除废水，在很多大型工程中均有所应用。废水泵多处的工作环境主要可以分为露出和密封两种，本文对两种环境下的废水泵工作情况进行分析，针对两种废水泵出现故障的原因进行探讨，以发电机和密封废水泵为例提出了改进方案，具有一定的参考借鉴作用。

关键词：废水泵；发电机；密封结构

我国十分注重废水处理循环利用的问题，在很多大型工程中都注重使用废水泵，减少地下水资源的消耗量，提高水资源使用效率。废水泵的作用在于在环保化工等领域内进行废液的输送，由于这些领域内产生的废水普遍酸碱性偏高，对废水泵产生一定的损耗，加之部分废水泵的工作环境处于密封，这对废水泵的持续工作产生了影响。

1. 发电机中的废水泵

2×600MW国产超临界燃煤机组是我国水电站中普遍使用的发电机组，最大蒸发量达1950t/h，使用的是敞开式循环冷却水系统。这种机组中废水泵的类型是无密封立式自吸泵，规格为规格Q=300 m3/h，P=0.35 MPa，使用环境在室外。当废水泵不能正常工作时，机组中的废水不能实现回收利用，会流出具有腐蚀性的液体并流入氢库，腐蚀机器增加了事故发生的概率。

1. 发电机废水泵的情况

这类废水泵多是自吸泵，能够自动吸入管内不用充满液体的情况下启动泵，泵自动工作排出管内气体。按照安装方式，自吸泵可分为卧式自吸泵和立式自吸泵，按照工作原理可以分为离心式自吸泵、水环式自吸泵和射流自信泵。离心式自吸泵是叶轮转动产生的离心力进行工作，根据汽液混合位置的不同分为内混式和外混式自吸泵。水环式自吸泵的工作原理是将水环轮和叶轮组合在一起，依靠水环轮排除气体产生自吸动力。射流自吸泵的工作动力是依靠喷射装置形成真空，产生自吸动力。

2. 发电机废水泵存在问题分析

发电机废水泵的工作问题主要表现在：叶轮多为离心泵型式，水泵吸程不高，部分叶片是开式单圆弧叶片，工作效率低；水泵泵体较大，蜗壳式的结构使泵体出现问题时整个压水室报废；水泵能耗大，而且全开式结构导致水泵内部水量泄露大，效率较低；缺乏停泵密封设计，在水泵工作时会吸入空气，影响吸水效率，甚至会出现废水倒流；泵轴和电机轴之间多是才是采取套筒式连轴结构，无法确保水泵和发电机组同心度，产生较大的噪音。下吸式水泵占地面积大，减小了水泵吸程，造成管路损耗，影响使用效率。

3. 发电机废水泵故障原因分析

针对发电机中废水泵故障，主要有如下几个原因：机组启动时操作不当，没有先关小出口门，等待水泵正常运行后再调整出口门开度；水泵运行过程中在水位过低时出现的空泵现象没有及时注水；废水泵的进口管径选择偏大，造成水泵工作时吸入空气过多，影响上水；废水泵出口管理过长且排气阀过少，造成气体在泵体内滞留，形成气塞；废水泵内水温过高，废水泵设计为输送常温水，而机房排入的废水水温普遍超过80度，造成泵体内水汽化；未能考虑水泵安装高度和自吸时间的因素，导致选择水泵类型错误。

4. 发电机废水泵改进对策分析

针对发电机废水泵工作中存在的问题，提出如下操作性较强的对策：规范操作程序，水泵启动前要检查出口门位置，水泵正常运行后及时调整出口门开度；水泵运行过程中要实时关注水泵情况，及时给排水，尤其注意空泵情况的出现，在正常运行的情况下尽量减少重新注水次数；选择合适的管道直径，减少水泵吸入的气体体积，减少上水时间；在废水泵内增加排气阀，防止出现气塞；控制进入水泵的废水气温，增加废水冷却装置，将水温控制在常温，防止泵体内出现汽化。

2. 密封环境下的废水泵

很多废水泵输送的废水都具有强酸性或强碱性，对于废水泵来说就有较强的腐蚀作用，加之在密封条件下废水泵更容易出现失效的问题。本节中主要以密封环境下的废水泵为例，对废水泵出现问题导致密封失效的情况进行原因分析。

1. 密封环境结构中废水泵失效的原因

以ZX150-315型泵为例，这种废水泵使用周期在2个月左右，然而在显示使用过程中会出现密封失效，废水泄露的情况。主要原因是泵体密封面出现磨损、划痕情况，在弹簧中存在大量杂质，堵塞弹簧，导致水泵失效。同时，废水泵中的碳环还会出现表面灼烧的情况，主要是废水泵频繁开启，导致摩擦副中湿润度较差，一旦进水就会让摩擦副突然冷却，出现较大的温度应力，导致碳环表面温度急剧升高，产生裂纹。

2. 废水泵密封失效的原因分析

废水泵出现问题导致密封失效的原因主要包括：第一，水泵密封环节处使用的材料多是碳化硅，由于输送的废水中含有较多的固体颗粒，在进入废水泵的密封端面后出现磨损，减损了废水泵寿命。当较大颗粒进入时，甚至会导致废水泵密封面直接破碎；第二，废水泵的弹簧结构不合理，多采用小弹簧。小弹簧的压缩量较小，当废水中的固体颗粒杂志卡在弹簧中时，废水泵的补偿机制就会失效；第三，辅助密封圈设计不合理。废水泵中的辅助密封圈的静环与压盖、泵盖之间随着弹簧的不断摩擦也会出现摩擦，最终导致泵中轴套出现磨损，导致废水泄露；第四，废水泵中的过滤网上的杂志如果为及时清理会导致水泵水量不足或抽空，遗留下的杂质导致水泵干摩擦而损坏。

3. 密封环境下废水泵的改造

第一，更换废水泵摩擦副。在废水泵的运行过程中，动环摩擦程度较小，可以采取316L材质替代。将动环的设计结构范围径向浮动，纠正轴的径向跳动。静环材质改为表面光滑、摩擦系数低的纳米级密封填料，提升废水泵静环的抗拉强度，减少固体颗粒对密封端面的损伤；第三，更换弹簧类型。采用多层波形弹簧，通过精密的计算满足废水泵的压缩量以及密封填料出现磨损是的补偿量；第四，更换废水泵中的辅助密封圈。改变废水泵中动密封点的位置，减少动密封点的数量，避免密封圈对轴套的磨损。同时，废水泵入口处要注意检查，及时清理杂质。当发现废水泵流量降低时，要及时检查入口滤网并进行清理，防止磨损。

4. 改造后的废水泵密封结构性特点

改造后的废水泵密封性结构特点主要包括：第一，废水泵摩擦副填料能够将吸收废水中的颗粒物，任何硬度的颗粒物都不会在短时间内破坏废水泵的密封面，并且填充物在外力作用下也不会破碎，废水泵渗水概率明显下降；第二，废水泵受人为因素影响变小。相较于传统机械密封，改造后的废水泵安装时对密封性和轴的垂直程度要求不高，对轴向窜动不敏感，大大减少了人为因素对废水泵的影响；第三，废水泵安装拆卸更为方便。改造后的废水泵动静环装置更为科学，更换密封填料时只需要打开静环压盖，大大缩短了废水泵的密封时间，延长了使用寿命。

通过对开放和密封条件下的废水泵工作原理和结构进行分析，得出了废水泵出现故障的相关原因，针对废水泵出现的问题，本文从多个角度出发进行剖析，对当前使用比较频繁的集中废水泵进行改进。改造方案能够有效解决废水泵排水槽失灵、密封差、寿命短的情况，消除了废水腐蚀性及颗粒物对废水泵的影响，实现了安全与经济效益双赢。本文得出的成功经验可以用于水电站、污水处理厂等多种环境中，也可以用于锅炉、汽机、脱硫、燃料等设备的推广应用，具有较强的经济价值和安全意义。

参考文献

1. 李洪平,黄跃飞,刘赣伟.工业废水泵联运增效改造[J].江西理工大学学报,2006(03):55-57+61.

2. 陈志和，刘大光．600 MW 超临界火力发电机组技术丛书 [M]．武汉：武汉大学出版社，2007.