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：现有水泵扬程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：
[1] 李平， 李德智.深井泵的选择《实用技术》44页.
[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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