允许无水启动、允许断水空转

很多人要问,为什么要研究水泵无水空转?这不多此一举么?

因为空转导致水泵故障在水泵的总故障中占的比例很大,如果可以解决的话会提高水泵使用寿命,不仅能节约排水费用,还可避免因水泵故障导致排水系统瘫痪带来的不良后果。 上个世纪90年初期,煤科总院上海分院从全国各地煤矿水灾事故的统计分析中也发现了水泵空转危害,为此还专门提出了允许"潜水泵无水空转"的研究课题。当得知王庆武教授运到上海防爆站送检的4kW排沙潜水泵允许无水空转,都来查看,当场表演试验成功。之后送检的75kW排沙潜水泵增加了"无水地面空转6小时检验",检测单位的技术人员都纷纷劝阻,并婉言推辞开泵。无奈之下我单位人员只好自己开泵,圆满完成了检测工作。

水泵允许无水启动、允许断水空转有什么用处。
很多情况都会导致水泵断水空转:

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最常见的就是现场的水排光了,没有及时停泵导致水泵断水空转损坏。

矿井等工况的排水沟被塌落的煤粉或泥土堵塞,水流中断,也会导致水泵断水空转损坏,当煤粉被冲开之后,大量涌水扑来又造成水灾(这个典型的案例是上个世纪80年代开滦煤矿的一位工程师最先提出来的。)。

矿井突水救灾用潜水泵排水时,水面会逐步下降的,如果潜水泵没有及时下放,就会出现水泵露出水面断水空转的现象。

水泵日常工作时需要有专人看泵,水泵工成为一个很常见的工种。如果水泵工渎职走开了或者睡着了,水排光了没及时停泵,水泵就会损坏,甚至因此引发事故。现实排水中,很多工况都没有人看守,尤其是作业面潜水泵工作时很少有人看守,所以这样的情况经常发生,水泵经常因此损坏。王庆武教授设计的排沙潜水泵和矿用立泵允许断水空转,不会对电机和泵体造成丝毫损坏,有水后能自动排水,无需专人守候,有效地解决了这个技术难题,使得矿山自动化排水更容易实现。这是一项有着非常重要意义的功能。

水泵无水空转的功能,还可以解决变压器容量不足,水泵无法启动的难题。安康隧道施工中,由于变压器容量不足,200kW矿用立泵按常规操作无法启动,我单位技术人员指导将泵提出水面,在空中无水启动,然后再落入水中排水,解决了这个难题,这样操作直到工程结束。同样在甘肃某矿,设计时选用90kW水泵,后变更为132kW,由于其内部没有沟通好,仍按90kW匹配的电器系统,结果水泵无法启动,固定安装也无法将泵拎出水面。我单位技术人员到现场,让其用风管将泵及吸水管中的水排出,空转启动后,再将吸水管放入水中正常排水,避免了很大的损失。山东某矿因涌水量很大,现场采用十多台大型水泵应急排水,总有水泵烧毁,分析发现就是因为供电系统容量不足,后启动的水泵开不起来,转数升不上去达不到额定转数,电流下不来,长时间运行烧毁。上述供电系统容量不足的现象在矿井突水救灾时也经常出现,水泵允许空转,允许无水启动这一功能的存在可有效解决这些难题、节约工程费用、利于排水抢险。

王庆武教授设计的排沙潜水泵和矿用立泵允许空转的功能,除了有上述的优点以外,还给水泵的安装调试、使用维护带来很多的便利。

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矿用立泵通电空转启动后断电,可通过吸水口或泄压口直接观察叶轮或转子轴的旋转方向判断正反转。这是最有效判断水泵正反转的方法之一;

矿用立泵装配或更换配件后空转,可通过检测振动、噪声来检验水泵安装质量,保证产品质量。

很多排水工程用泵现场,经常出现直接使用或领用旧泵的情况,可先通电空转判断水泵是否良好,避免将坏泵安装后检查上浪费时间和人工。

矿用立泵当吊泵安装时,可以空转不停泵,吊在空中随时移下来排水,尤其是移动到相邻水坑排水时,可以不停泵。这对需要这样频繁操作的工况非常适用。

矿用立泵典型安装时,如果吸水滤网堵了,可直接将吸水滤网拎出水面清理,不需要停泵。清理完后,直接将吸水滤网放入水中就可以直接恢复排水了。

干式电机的潜水泵使用一段时间后,电机腔内不可避免地存在结露水,电机绝缘会下降,矿上一般规定绝缘电阻下降到5MΩ时不能使用。矿用立泵可以将储水室一侧的安全阀和丝堵拆下,将结露水放出,然后通电让矿用立泵空转,让电机发热将潮气排出,大约空转半小时到一个小时之后断电,检查绝缘电阻,一般情况下可恢复几十兆欧以上,再将丝堵和安全阀装上。用这样的办法可延长矿用立泵的工作时间,这对大型矿用立泵水泵非常实用。

北方冬天比较寒冷,遇到结冰时还必须安装水泵排水的工况时,可先空转等润滑脂、机油都化开,设备运行平稳后,再排水工作。避免直接安装启动导致产品故障。

 

为什么离心泵不允许空转?
普通水泵是绝对不允许空转的,否则泵会损坏,这在所有水泵教科书中都是明确规定的。 对于陆地上安装的离心泵,为防止工作时泄露,在旋转轴和泵壳之间有填料密封或其他密封圈,如果空转,只需几秒钟,就会引起密封衬环烧坏咬死,导致严重事故,所以离心泵绝对避免无介质空转,在启动前必须充分预灌液体,并将内部气体全部放掉,泵体和管道不能有漏气。多级离心泵和部分单级离心泵还带有平衡盘,叶轮工作时产生的轴向力使得平衡盘与平衡环之间的间隙减少,使得平衡盘两侧压差增大,来平衡轴向力。如果空转,容易造成平衡盘与平衡环之间干摩擦,发生故障。离心泵因断水空转损坏的案例非常多。例如:安康隧道施工中,1台350kW多级离心泵因断水空转,造成不锈钢平衡盘与平衡环摩擦发热而粘牢,最终导致直径100mm的转子轴扭断。 潜水泵分为井用潜水泵和作业面潜水泵。井用潜水泵的电机是充水式电机,一般情况下轴承采用水润滑轴承、轴套采用巴士合金、密封为石墨等软材质密封,这些都不允许空转,所以井用潜水泵的安装及首次开泵有严格的要求,一般都由厂家的专业技术人员来指导、操作。作业面潜水泵,无论是清水潜水泵还是污水潜水泵都要求工作时完全淹没在水下工作,因为电机散热性不好,需要靠水冷却。 排沙潜水泵可以空转是因为:降低发热源——电机绕组、轴承、机封的发热量;电机机壳采用双层外壳,中间夹层为过水层,断水空转时强制水冷,无水空转时为风冷;在旋转轴和泵壳之间没有填料密封或其他密封圈,采用的是成对的合金口环结构;没有平衡盘结构;转子轴由柔性轴改为刚性轴,增加多点定位轴承等多项措施。
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