潜水泵提灌站—典型故障成因分析*

2017-11-10周小波莫涵曾文明郭跃生李光辉李玉玲四川省农业机械研究设计院四川省机电排灌管理总站宜宾市翠屏区农林畜牧局

四川农业与农机 2017年5期

关键词：轴流泵潜水泵扬程

□周小波莫涵曾文明郭跃生李光辉李玉玲/.四川省农业机械研究设计院 .四川省机电排灌管理总站 .宜宾市翠屏区农林畜牧局

潜水泵提灌站—典型故障成因分析*

□周小波1莫涵2曾文明1郭跃生3李光辉1李玉玲1
/1.四川省农业机械研究设计院 2.四川省机电排灌管理总站 3.宜宾市翠屏区农林畜牧局

本文介绍了绵阳市三台县1处轴流潜水泵站因管道堵塞造成事故停机的案例，笔者从轴流泵的性能曲线入手，介绍了轴流式水泵的性能特点，分析了故障产生的原因及解决办法，对该类型的提灌站提出了使用维护建议，对同类型提灌站具有借鉴意义。

提灌站；轴流潜水泵；故障停机

1 提灌站概况

2014年3月，笔者在绵阳市三台县花园镇光明村，主持完成了1处潜水泵站的设计和施工工作。该提灌站从涪江取水，灌溉面积超过26.67hm2，主要灌溉作物为中药材麦冬，麦冬在栽种过程中需要多次灌水，灌溉季节集中，灌溉频次高，作业用水量大。考虑到实际用水需求和当地的水源、电力等基础条件，提灌站设计流量确定为400m3/h。经过现场测量，该站净扬程6.7m，管道长度378m，选用外径280mm的HDPE管。考虑到泵站在洪水季节易被淹没，为防止泵站被洪水冲毁，泵型选用了内置下吸式潜水泵。为了方便当地群众使用，在管道沿线设置了两处分水口，分别用涡轮蜗杆式蝶阀控制分水，在管道末端设置了调节阀，便于调节3只阀门的分水量。由于当时正是麦冬栽种之后的用水高峰季节，为保证当年的农业生产用水，该站从设计到建设完成投入使用总共历时15d，完成了全部建设任务，调试运行正常，及时解决了当地农户的灌溉用水需求。该站布局简图如图1所示。

2 故障现象

该站投入运行1年后，又到了麦冬种植的灌水季节，提灌站在运行中出现了故障，每次启动后2min左右，电流陡然升高，软启动控制装置显示“过载保护”，随即停机。经排查，电源电压正常，软启动控制柜无故障，水泵轴承、叶轮、电机等部件均正常，最后检查阀门，发现第3只阀门上缠绕了大量塑料口袋、树叶等杂物，里面裹杂着泥沙等，被蝶阀阀板挡住，将管道堵死。清除杂物后，重新投入运行，设备一切正常。

3 故障成因分析

该站遇到的技术问题，在四川省的农业提灌站，特别是平原地区的低扬程提灌站中，具有一定的代表性，原因分析如下。该站选用的水泵型号是QSXN400-18-37，采用轴流式叶轮，该类型水泵的性能曲线如图2所示。

从曲线可以看出，该泵H-Q曲线（图中蓝色线）和P-Q曲线（图中绿色线）与常见的离心泵曲线存在明显差异。在H-Q曲线上，当流量由最高效率点开始减小时，其扬程逐渐增大，当流量减小到Q2时，则扬程增大到拐点，当流量继续减小则扬程也随之减小，直至第二个拐点，之后扬程随流量减小则迅速增加，当流量为0时，扬程达到最大值。我们通常把流量为0时的工况称为关死点工况，此时泵的扬程最高，功率最大，相应的扬程称为关死点扬程，功率称为关死点功率。

该水泵的特性曲线具有这样的形状，与液体在水泵叶轮中的流动过程有密切的关系，当管道阀门关闭或者堵塞、流量减小时，液流的相对速度与圆周方向间的夹角随之减小，而对于定桨叶式的叶轮，叶片安放角不变，叶栅翼型的冲角就随流量减小而增大。流量越小，则冲角越大，当冲角增大到一定程度时，翼型表面将产生脱流。在调节阀门关闭管道的过程中，最初一个阶段，由于翼型的冲角随流量减小而逐渐增大，使升力系数增加，扬程增大。在流量减小到小于Q2时，因冲角过大翼型产生脱流，升力系数下降，扬程降低。而流量减小到小于Q1时，扬程不降低反而又升高，这是由于在叶轮中液体产生二次回流所致。当流量减小到小于Q1时，叶轮各计算流面产生的扬程各不相等，引起液体的二次回流（图3），从叶轮流出的液体，一部分又重新回到叶轮中再次接受能量。二次回流是依靠撞击来传递能量的，因此水力损失很大，在扬程增加的同时也极大地消耗了泵的功率，致使效率急剧降低。所以在轴流泵的效率曲线上，当流量减小时效率下降较快，高效率工作区域狭窄。

该站水泵出现的故障，正是由于管道被杂物堵塞，造成了水泵流量减小，引起了运行水泵功率上升，当达到软启动控制柜设置的电流过流保护数值时，提灌站就会事故停机，在清除杂物后泵站又恢复了正常运行。

4 操作运行建议

在四川省平原地区，这类型的泵站数量应用较多，对额定扬程较低的提灌站，在建设过程中，建议用户与厂家多沟通，充分了解设备的性能，有条件的情况下，建议向厂家索要水泵性能曲线图。对于采用轴流泵的提灌站，在启动时，关闭出口阀门，会使轴流泵难以启动，且电动机有超载的危险，因此，在启动轴流泵时，出水管路阀门必须全开，以减小启动功率。提灌站的操作规范应该对不同类型的泵站分别提供操作规范指导，不能搞“一刀切”，让所有的提灌站都关阀启动。另外，在设计和施工过程中，应充分考虑该类型泵站的拦污栅性能，防止杂物进入管道，造成堵塞引起设备事故停机。