SH型水泵合理淹没深度的分析

曹斌军

【摘要】全淹没式机组在淹没深度超过一定范围时，泵轴密封处泄水，密封材料更换时间缩短，泵轴磨损加快，严重影响机组正常运行。本文通过对泵轴密封处压力的分析和实践，控制前池水位，调节淹没深度，既可解决泵轴密封出现的难题，又可使水泵处在较好的技术状态。

【关键词】SH型泵；淹没；深度

0.引言

SH型水泵是农田灌溉、城市给排水以及工业生产的主选泵型，其轴封装置一般选油浸石棉盘根密封。对全淹没式机组，设计中过多地考虑了水泵汽蚀余量参数，一味增加水泵淹没深度。受水泵淹没深度影响，泵腔内使终充满水，盘根填料密封处水压过大，密封处大量泄水，水沿泵轴流入轴承室，往往烧毁轴承，影响正常生产。尤其在抽送多泥沙流体介质时，由于密封处大量泄水，运行人员不断压紧盘根，使轴套磨损严重，电机功率加大，水泵效率降低，能耗指标提高，甚至影响正常运行。

1.下寨三级站24sh--19全淹没式机组泵轴密封出现的问题

渭南市东雷二期抽黄工程属国家大Ⅰ型工程，为上世纪90年代，国家利用世行贷款项目兴建，解决了渭南市北部蒲城县、富平县、大荔县三县农业用水。二期抽黄设计灌溉面积126.5万亩，总装机容量112828KW，安装水泵机组170台套，最高为八级提水。其中下寨三级站为二期抽黄灌区咽喉泵站，位于渭南市蒲城县孙镇，控制着蒲城、富平两县灌溉面积。

该站安装有2台24sh—19型卧式离心泵，8台1200LW-60型立式离心泵，2台机组并列运行出水。两种泵型前池、进水流道按同一条件设计，在同一进水条件下，24sh—19型泵淹没深度较深。正常运行时泵轴密封处大量泄水，加上黄河水原泥沙含量较大，盘根磨损严重，泵体内水流沿泵轴流入轴承室，烧坏水泵轴瓦。运行周期短，频繁烧毁轴瓦，严重影响了正常灌溉生产工作。据统计，该站自建成以来水泵轴瓦烧毁已达10多付，经济损失较大。

为解决全淹没式机组（且淹没深度较深）泵轴密封问题，我们先后采取了以下几种改造方案：

1.1 改油浸石棉盘根为橡胶石棉盘根密封。油浸石棉盘根是一种传统的密封材料，以价格低廉、拆装方便而广泛应用。橡胶石棉盘根以浸橡胶的石棉布卷制而成，并用石墨粉处理，其耐压、抗磨性能较油浸石棉盘根要高。使用后，泵轴密封处泄水仍比较严重，泵轴磨损较快，密封问题未能解决。

1.2 将油浸石棉盘根密封装置改为BP-720泥状软密封装置。泥状软填料比石棉盘根填料使用更方便，由于密封处泄水压强较大，不断冲刷泥盘根，运行时需不断向泵轴内填充，使用成本较高，不适宜推广应用。

1.3 将石棉盘根密封装置改为机械密封装置。机械密封装置已广泛应用于各类泵的密封，起到了良好效果。但经我们实际使用，泵轴密封处泄水现象未能解决。

从密封材料到密封装置的改变，对全淹没式机组泵轴的密封问题一直不能解决。

2.淹没深度与填料函处各点压力分析

如图一所示，当出水阀门关闭时，前池相当于水箱，水泵中开面各点所承受静压力只与前池水位有关。

2.1 当v1=1 m/s时有：

v2= v1A1/A2=1×1.77×10-4/5.34×10-5=3.31 m/s水泵密封处水流流速为3.31 m/s。填料室相对大气压强为0 kpa，仅有水流流速作用下的水动压强。根据公式H= v22/2g= 3.312/2×9.8=0.558m当前池水位高于0.558m时，泵体内水将向外侧泄流。当前池水位低于0.558m，技术供水将向泵体内供水。

2.2 当v1=1.5 m/s时有：

v2= v1A1/A2=1.5×1.77×10-4/5.34×10-5=4.97 m/s水泵密封处水流流速为4.97 m/s。

H= v22/2g= 4.972/2×9.8=1.26m当前池水位H在0.558～1.26 m之间时，才能保证水泵泵轴密封正常，无大量水流泄出或空气进入形成真空。考虑泵盖高度（不能在泵壳内形成真空）以及管路各种水力损失（包括清水管路沿程水头损失和局部水头损失），我们认为前池水位应控制在0.6～1.2m之间比较合适。

3.下寨三级站SH-19型水泵运行经验数据分析

下寨三级站9#、10#机组为24SH-19型泵，安装方式均是全淹没式安装。在未对前池水位进行控制前，除采用上述改造方法外，还采用了在泵轴上加装耐磨橡胶挡水装置，使用时间不长，耐磨橡胶磨损严重，密封处泄水情况仍未解决。我们认为问题的关键不在泵轴的密封装置，而在前池水位高低（即水泵中开面淹没深度）。通过对前池水位的调节控制，发现效果比较明显，即使使用普通油浸石棉盘根，泵轴密封处密封效果良好。

实际运行数据如下：

前池水位高5m时，泵轴密封处泄水严重；前池水位高4m时，泵轴密封处泄水严重；

前池水位高3m时，泵轴密封处泄水量减小；前池水位高2.5m时，泵轴密封处泄水量减小；前池水位高2m时，泵轴密封处泄水量更小；前池水位高1.5m时，泵轴密封处密封正常，油浸石棉盤根更换时间延长。当前池水位高1m时，泵轴密封处密封正常，机组运行工况良好。根据以上经验，该站机组运行前池实际水位控制在（水泵中开面高度）1m，水泵运行工况良好。

4.结语

泵站水泵安装方式一般分为吸上式和全淹没式两种情况。对吸上式安装的水泵，即使使用普通盘根，泵轴密封不存在泄水问题。对于全淹没式安装的水泵，只有有效地调节控制前池水位，一般调节范围为0.6～1.2m（距水泵中开面高度），才能保证泵轴密封处两端压力平衡，解决泵轴密封问题，保证机组正常运行。

参考文献：

[1]袁俊森、万亮婷，水泵与水泵站。郑州：黄河水利出版社，2003.

[2]谷峡，水泵与水泵站。北京：中国建筑工业出版社，2005.

[3]任致程，农用水泵的适用与维护。北京：人民邮电出版社，2004.

[4]胡晓军，水泵与水泵站。北京：中国水利水电出版社，2004.