潛水電泵故障原因分析

潛水電泵故障原因分析

1潛水電泵無故障運行時間的現(xiàn)狀隨著農(nóng)業(yè)和城市水處理中引入潛水泵，對運行的安全和可靠性要求日益提高。然而，潛水泵長期在水中工作，環(huán)境非常惡劣，潛水泵頻繁故障，可靠性差。據(jù)我們調(diào)查,國內(nèi)大中型潛水電泵的無故障運行時間一般為3000~5000h,造成這一結(jié)果的主要原因是泄漏、電氣保護不夠完整、以及結(jié)構(gòu)設計上的缺陷造成的。其中尤以動密封失效導致電機燒毀最為常見,因此,解決潛水潛污電泵的動密封,對確保潛水電泵安全可靠運行具有十分重要意義。2足潛水電泵使用和壽命的技術(shù)要求我們知道,從潛水電泵葉輪內(nèi)輸出的介質(zhì)作用在潛水污電泵機械密封的壓力較大,如何滿足潛水電泵使用和壽命的技術(shù)要求,做到有良好的密封效果,除要求機械密封供應商保證產(chǎn)品質(zhì)量及相應的設計壽命承諾外,還必須在機械密封的系統(tǒng)設計方面,采用另外的措施來解決潛水電泵的動密封,以滿足潛水電泵的使用要求和壽命要求,以及潛水電泵的維護要求。2.1減少機械密封的泄漏量的方法按照機械密封的產(chǎn)品標準,機械密封很難做到零泄漏。我國泵用機械密封標準規(guī)定24h內(nèi)泄漏3ml是合格的,德國BURGMANN公司規(guī)定的泄漏量為:與我國通用機械密封的標準(1ml/h)相近。按機械密封的密封原理,機械密封的泄漏量還可按下式計算式中,ΔP=PV——機械密封磨擦副的相對線速度(m/s)P——機械密封端面正壓力(MPa)ρ——密封介質(zhì)的動力粘度從上式可知,機械密封的泄漏量與機械密封內(nèi)外壓力差成正比。要減少機械密封的泄漏量,可通過降低機械密封內(nèi)外壓力差是一種最為有效的方法。首道機械密封技術(shù)的原理,是使首道機械密封承受的壓力不受水泵揚程的影響,僅僅承受機械密封淹沒深度的壓力,使首道機械密封的周圍密封環(huán)境的水不是與井筒內(nèi)高壓力水相連通,而是與進水池的低壓力水(或環(huán)境水)相連通。因此無論泵的揚程有多高,都不會對首道機械密封產(chǎn)生額外的壓力,對首道機械密封產(chǎn)生的壓力是由進水池淹沒深度所產(chǎn)生的。因為潛水電泵導葉、或潛污泵的渦殼外的壓力是淹沒深度高程的水壓,油室外機械密封所承受的壓力在無泄壓孔時是水泵揚程所產(chǎn)生的壓力。在設計潛水潛污電泵時,在導葉或渦殼上增加了泄壓孔后,使首道機械密封所承受的壓力仍是淹沒深度高程的水壓,因此減輕了首道機械密封的壓力,根據(jù)上式可知,就能夠大大降低首道機械密封的泄漏量。如上所述,當采用首道機械密封技術(shù)后,由于作用在首道機械密封的壓差減小,泄漏量大幅下降,可減小到傳統(tǒng)潛水電泵密封技術(shù)的10~20%。另外,機械密封磨擦副的磨擦面之間,必須保持邊界潤滑條件,壓差ΔP越大,要求端面正壓力P越大。過大的端面正壓力P有可能破壞邊界潤滑條件,引起端面干磨擦,降低了機械密封使用壽命,因此潛水電泵采用首道機械密封技術(shù)后,可在保持很低的泄漏量的同時,可大幅降低端面的正壓力P,保持良好的端面潤滑條件,這樣就可大大延長機械密封的使用壽命。2.2機械密封串聯(lián)對密封主體兩端孔口的影響我中心潛水潛污電泵與國內(nèi)外潛水潛污電泵相比,在油室推力軸承之下,增加一道機械密封,這道機械密封與轉(zhuǎn)輪后面直接與工作水流相接觸的首道機械密封起串聯(lián)作用,機械密封端面壓差ΔP分在兩道串聯(lián)的機械密封面上,從而在每個端面上的壓差ΔP’=△P/2,即為原來壓差ΔP的一半。不僅有利于減小泄漏量,也有利于減小端面正壓力P,因此,可大大延長機械密封的使用壽命。2.3安裝旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈因為機械密封是端面接觸式密封,密封的效果有機械跑合的過程。當機械密封裝配后,早期未跑合前機械密封泄漏量比較大,跑合后機械密封泄漏量相應減小。采用機械密封+旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈進行組合式串聯(lián)安裝,即每套機械密封之前都設有旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈,作為輔助密封。其目的是在新的機械密封平面未充分跑合之前,旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈起主要密封作用,潛水電泵大約經(jīng)過一段時間運轉(zhuǎn)之后,機械密封起主密封作用,旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈的密封功能逐步轉(zhuǎn)換到主密封——機械密封上。特別是在首道機械密封之前安裝旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈還有一個好處,就是在潛水電泵運轉(zhuǎn)過程中能阻止泥沙或雜物進入,有效地保護首道機械密封受泥沙或雜物破壞,清潔了機械密封運行環(huán)境,可有效地延長首道機械密封的使用壽命。采用機械密封+旋轉(zhuǎn)軸唇型密封這一組合式密封結(jié)構(gòu),我中心已有多年使用經(jīng)驗,實踐證明具有良好的效果。2.4采用機械密封+旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈組合的動密封結(jié)構(gòu),達到了預防大型潛水潛污電泵的目的和目在潛水潛污電泵設計初期,原先的機械密封均采用大彈簧結(jié)構(gòu),其端面受力不均勻,容易引起靜環(huán)波動,在氣密試驗時就經(jīng)常出現(xiàn)這種漏氣現(xiàn)象;并且在無工裝保證時,大彈簧結(jié)構(gòu)的機械密封還存在裝配較困難問題。因此,我們和生產(chǎn)廠家通過研究分析,將油室內(nèi)的兩道機械密封改用小彈簧結(jié)構(gòu),使其端面受力較均勻,避免出現(xiàn)靜環(huán)波動,這樣就解決了油室內(nèi)的機械密封裝配和漏氣問題?？紤]到油室外的機械密封因工作在污水中,小彈簧結(jié)構(gòu)的機械密封容易損壞,因此在一般情況下,仍采用大彈簧結(jié)構(gòu)的機械密封。另外,為了進一步延長機械密封的使用壽命,我中心和生產(chǎn)廠家在大型潛水潛污電泵上又作了機械密封安裝結(jié)構(gòu)上的調(diào)整,即將安裝在潛水潛污電泵緩沖室外的首道機械密封移入緩沖室內(nèi),并將緩沖室充入適量的潤滑油,使緩沖室也變成了一個油室,即潛水潛污電泵中現(xiàn)在所講的雙油室結(jié)構(gòu)。同時在首道機械密封之前安裝了旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈,這樣在潛水潛污電泵運轉(zhuǎn)過程中能有效地阻止泥沙或雜物進入,可有效地保護機械密封、免受泥沙或雜物的破壞,同時清潔了首道機械密封運行環(huán)境,因此可有效地延長首道機械密封的使用壽命。后來,我們通過研究分析,對處在油室的兩道機械密封都采用了小彈簧結(jié)構(gòu)的機械密封,讓機械密封的摩擦副端面受力均勻,同時對機械密封的摩擦副的材料進行了選配,并對機械密封的摩擦副端面的正壓力進行了適當減小,使機械密封磨損減小,發(fā)熱減小,一能達到延長機械密封的使用壽命,二能提高機械密封的運轉(zhuǎn)速度,從而當水倒灌時,對大型潛水潛污電泵的軸向動密封不會產(chǎn)生破壞。對處在緩沖室的首道機械密封采用小彈簧結(jié)構(gòu)的機械密封外,還對機械密封的摩擦副材料進行選配,同時在機械密封的擋水端增加了一個橡膠骨架油封,這樣一來,首道機械密封也不與含雜質(zhì)水接觸,改善了首道機械密封工作環(huán)境,在軸上不會形成水垢,保證了機械密封動環(huán)能在軸上活動自如,及時補償磨擦副的磨損,可達到延長首道機械密封的使用壽命,提高機械密封的運轉(zhuǎn)速度要求。因此通過對所有的機械密封經(jīng)過這樣處理后,既使當水倒灌出現(xiàn)時,對潛水潛污電泵的軸向動密封也不會產(chǎn)生破壞。采用多重密封油室+小彈簧結(jié)構(gòu)機械密封+旋轉(zhuǎn)軸唇型密封的動密封結(jié)構(gòu),可有效地延長大型潛水潛污電泵的使用壽命和檢修間隔,是提高大型潛水潛污電泵的轉(zhuǎn)速,防止大型潛水潛污電泵飛逸造成損壞的有效措施之一。另外,通過對機械密封的結(jié)構(gòu)這樣一改,同時解決了多年以來,困擾潛水潛污電泵制造廠家在潛水潛污電泵無水運行的條件下,不能做潛水潛污電泵或潛水潛污電機空載試驗的困難。3加密封室機械密封的應用如何滿足技術(shù)上的要求,結(jié)合泵站的實際運行工況點和輸送介質(zhì),做到有良好的密封效果,除要求機械密封供應商保證產(chǎn)品質(zhì)量及相應的設計壽命承諾外,生產(chǎn)廠家將江蘇大學朱榮生博士發(fā)明的雙密封專利技術(shù)用于潛水潛污電泵中,極大地提高了潛水潛污電泵產(chǎn)品的無故障運行時間,潛水潛污電泵的可靠性居國內(nèi)外領先水平。(專利號:ZL992040868)傳統(tǒng)潛水潛污電泵在轉(zhuǎn)輪與電機室之間只有一個油室,雙密封室就是在油室與轉(zhuǎn)輪之間增加了一個空氣緩沖密封室,既雙密封室結(jié)構(gòu)。油室中是兩個獨立的機封,轉(zhuǎn)輪處還有一道機械密封,總共有三套機械密封。這樣當水由轉(zhuǎn)輪后的機封進入空氣緩沖密封室時,水就沉積在緩沖室的低處,水無法進入油室,這就實現(xiàn)了水與電機室的完全隔離,保護了電機腔中的干燥環(huán)境,保護了油室中的軸承工作環(huán)境,極大地提高了產(chǎn)品可靠性。這一結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新應用,還有以下優(yōu)點:a)油室中的機封無需象傳統(tǒng)泵那樣需要阻擋水,密封壓力減小,因此我們與機械密封制造商一起,通過計算重新調(diào)整油室中的機械密封彈簧力,在保證足夠密封效果的前提下,盡量減小彈簧力,使施加在磨擦副上的作用力可相應減小,延長磨擦副壽命。b)油室中的機械密封不與水接觸,軸上不會形成水垢,保證了機械密封動環(huán)能在軸上活動自如,及時補償磨擦副的磨損。c)油室與水隔離后,油室中的機械密封工作環(huán)境較好,延長了機械密封的壽命。d)維修方便。與水接觸的機械密封易損壞,在更換時只需拆卸一小部分,油室部分不用動,這樣極大地方便了維修工作。e)水進入空氣緩沖密封室后,空氣體積受到壓縮,氣壓上升,這在一定程度上可減緩水的泄漏。f)保護了推力軸承。油室中較“干凈”的環(huán)境不僅保護了機械密封,同樣也對軸承起到了很好的保護作用。g)可提高油室中的油水探測精度,更好地保護電機。這一結(jié)構(gòu)的應用,使機電一體化潛水電泵的無故障運行時間顯著提高,效果十分理想。4400大型潛污電泵動密封本文介紹的