针对偏心螺杆泵吸排口反接之浅析

赖华武

(海口市供排水管理处泵站管理所，海南 海口 570208)

引 言

偏心螺杆泵又称“莫诺泵”(MONO PUMP)，1939年由法国人莫诺发明，1951开始在德国投入生产，德国称“偏心转子泵”。它是一种具有独特工作方式的容积泵，其主要由驱动马达及减速机、连轴杆及吸入室、定子及转子等部分组成(如图一)。由于具有优良性能，近年来在国内应用范围也在迅速扩大。其最大特点是对介质适应性强、流量平稳、压力脉动小、自吸能力高，这是其它任何泵种所不能替代的。在污水处理行业中，用于输送的主要介质有生污泥、消化污泥以及浮渣等。

目前海口市白沙门污水处理厂脱水机房3台进泥螺杆泵采用的是德国ALLWEILER厂家生产的产品，规格为SEBP1450．1E11G00Y114PP5FV系列。由于某种原因，在安装使用此3台泵时将吸入、排出端反接了，这就要求运行时驱动电机必须跟着调整为反转才能达到输送目的。针对此种情况，我们提出过质疑，但外方专家及厂家一致认为反接对该设备运行没有任何问题和影响。在此，笔者简单谈谈个人的一些看法及分析。

一 螺杆泵的构造及工作原理

螺杆泵分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵及五螺杆泵，污水处理厂的污泥输送主要使用单螺杆泵。

(一)螺杆泵的转子

螺杆泵的转子是一根具有大导程的螺杆，根据输送介质不同，转子由高强度合金钢、不锈钢等制成。为抵抗介质对转子表面的磨损，转子表面都经过硬化处理，或者镀上一层抗腐蚀、高硬度的铬层。转子表面光洁度非常高，这样才能保证转子在定子中转动自如，同时也减少对定子橡胶套的磨损。转子在其吸入端通过联轴器等方式与连轴杆连接，在其排出端则是自由状态。

(二)定子

定子的外壳一般用钢管制成，两端有法兰与连杆箱及排出管相连接，钢管内是一个具有双头螺线的弹性衬套，用橡胶或者合成橡胶等材料制成。

(三)工作原理

由电机驱动，转子在定子内作行星转动，相互配合的转子和定子的弹性衬套形成几个互不相通的密封空腔。由于转子转动，密封空腔沿轴向由泵的吸入端向排出端方向运动，介质亦在空腔内连续地由吸入端输向排出端。该泵属于旋转自调式正排量泵。

(四)连轴杆

由于转子在作行星转动时会有较大摆动，因此与之连接的连轴杆也必须同步随之摆动。目前常用的有两种连轴杆:一种是使用特殊高弹性高强度材料制成的挠性连轴杆。它的两端采用法兰与减速器输出轴和转子作刚性连接，靠连轴杆本身的挠曲性去驱动转子转动并随转子摆动。为防止介质中的硬度颗粒对挠性轴的磨损和介质本身对轴的腐蚀，在轴的外部包有一层橡胶及塑料护管。这种挠性连轴杆优点是耐磨损及使用寿命长，但是价钱昂贵;另外一种是在连轴杆的两端，在与转子的连接处和与减速器输出轴的连接处各安装一个万向连轴节，这样就可以实现在转子转动的同时适应转子的摆动。为保护连轴节不受介质颗粒磨损，每一个连轴节上都设有专用橡胶护套。国内目前均使用这种连接方式，其优点是价格经济，缺点是较第一种使用寿命短。

(五)轴密封

螺杆泵的吸入室与轴承座之间的密封是关键的密封部位，一般有三种密封方式:

1．填料密封:这是使用较为广泛的密封方式，由填料盒、填料及压盖等构成，利用介质中的水作为密封、滑润及冷却液体;一般轴密封处的允许压力范围为P=0．7～10bar(如图一中填料密封)。

2．带轴封液的填料密封:在数圈填料中加进一个带很多水孔的填料环，用清水式缓冲液提供密封压力、润滑和防止介质中的有害物质及空气对填料及轴径的侵害。这种方式操作较为复杂，但能大大提高填料寿命。轴密封处的允许压力范围为P=–0．7 ～8．0bar(如图二)。

3．机械密封:机械密封的形式很多，分单端面及双端面;它的密封效果较好，无滴漏或有很少滴漏;且不需要维护。海口白沙门污水处理厂该系列泵轴封采用单向、不对称密封(带有一个弹簧，弹力仪辅助密封)，轴密封处的允许压力范围为P=–0．5～10bar(如图三)。

三 螺杆泵的特点及主要技术性能参数

从上述工作原理可以看出，螺杆泵有以下优点:(一)能输送高固体含量介质;(二)流量均匀压力稳定，低转速时更为明显;(三)流量与泵转速成正比，具有良好变量调节性;(四)运送液体种类和粘度范围宽，一泵多用可以输送不同粘度介质;(五)泵安装位置可以任意倾斜;(六)吸入性能好，具有自吸能力;(七)与其它回转泵相比，对进入的气体和污物不太敏感;(八)体积小，重量轻，噪声及振动值较低，结构简单，维修方便。C’Y(i)r9 X8 x1 q(M螺杆泵的缺点是:螺杆的加工和装配要求较高;泵的性能对液体粘度变化比较敏感。

螺杆泵主要性能参数:

(一)压力和扬程 螺杆泵的工作压力与级数有关，与转速无关;通常每一级的工作压力允许为0．3～0．6MPa。螺杆泵的扬程是由其工作压力、介质的粘度、管道的直径与长度等多种因素综合决定的。

(二)流量 由于转子与定子之间的空间是一个不变量，所以在螺杆泵的转速一定时，其流量也是一个定数，它与扬程之间没有明显变化，因此在生产过程中往往通过改变转子转速来实现对流量的控制。

(三)吸程 由于螺杆泵的定子和转子之间接触形成的螺旋形密封线将吸入室和排出口完全分开，泵具有阀门的阻隔作用。因此螺杆泵启动时，可自动把管道及泵内空气排出，使泵具有自吸功能，其吸程是一般离心泵难以达到的。

下表是海口市白沙门污水处理厂脱水机房采用的SEBP1450．1E11G00Y114PP5FV系列偏心螺杆泵的主要参数:

规格型号:SEBP1450．1E11G00Y114PP5FV泵送液体:浆 料 入口压力:最大0．35 bar泵温PT:10．0—35．0℃ 流量:333—1167升/分粘度(额定功率下):200．0 MPA．S 速度:97—320升/分密度(额定功率下):1．0kg/dm3 级数:1固体含量:最大8．0% 轴密封:机械密封颗料大小:NA N/A 电机功率:11．0 KW浓度:PH 6—9 N/A 总效率:59．7—63．5%输送压力(额定功率下):3．0 bar 安装:卧式

四 螺杆泵吸排口端反接后存在的问题

(一)对轴密封的影响

1．轴密封原处于吸入室侧(压力P≤0．35 bar)，反接后就转换成了排放口侧(压力P=3 bar)，显而易见轴密封处所受压力增大了近九倍;而且由于泵送液体为含固体量介质，这样介质中的固体颗料进入轴封摩擦副端面的几率将随着压力增大而增大，在运动中就起了研磨作用，易使密封面发生摩擦而失效。因此，如轴密封长期处于较高压力区，将会促使其磨损加快，寿命缩短。同时，一旦轴密封出现磨损，输送液体因压力缘故将呈喷射状泄漏。

2．海口市白沙门污水处理厂3台进泥泵运行1200多个小时后发现，万向节式连轴器上缠绕物如头发、细软钢丝、纤维等大量增多;如再运行一段时间大量缠绕物就会严重堵塞排放口(原吸入室)，导致排放口处输出压力迅速增大。而前面我们已经提过螺杆泵属正排量泵，排放侧理论上压力可达无穷大。当输出压力超过轴密封允许压力Pmax=10 bar时，将会对轴封造成损坏，导致介质严重泄漏。当排放端(原吸入室)受阻以后，压力如超过预定的压力值，此时电机负荷急剧增加，传动机械相关零件的负载也会超出设计值，严重时会发生电机烧毁、传动零件断裂情况。事实证明此类故障会导致螺杆泵机械寿命急剧缩短。

3．如偏心螺杆泵选用的轴封类型为带轴封液的填料密封，而一般情况下该类密封要求冲洗液或密封液注入压力P注=0～0．5 bar(高于入口压力)。从这可看出:一旦互换反接，轴密封处于高压部分，则将使冲洗液或密封液没有足够压力注入轴封处，造成密封失效及损害填料密封。除非能想办法尽量提高冲洗液或密封液注入压力，直至高于输出压力，才能达到密封效果。

(二)对连轴器运动状态的影响

万向节式的连轴器因互换反接由原所属低压吸入室转换成高压排放侧，势必对其蠕动性能造成影响，使运动不能处于最佳状态;同时负荷有所增大，相应引起工作效率降低(从日常的工作运行记录看，海口市白沙门污水处理厂该泵在反接后工作总效率大约下降了10%左右)。同时，由于长期处于高压区，也会加快连轴器及其联杆销的磨损，一定程度上会缩短其使用寿命。

(三)对日常维修的影响

偏心螺杆泵在维修(特别是更换轴封)时，需要拆下定子和转子等部件。而由于反接，造成轴封侧泵腔内残余的输送介质无法排净;在拆下定子及转子时，残余介质会到处溢流，给维修工作带来很大不便。假如输送介质为强腐蚀性液体，将会对人身安全带来更大危险。

结 语

综上所述，笔者认为偏心螺杆泵吸入、排出口互换反接，将会给该泵在运行上带来一些不良因素及危害，特别是对轴密封的损害，使设备正常运行寿命受到影响。因此，建议偏心螺杆泵的使用安装最好严格按照原设计要求，即使该泵使用说明书上表明在某特殊条件下可互换反接使用。

[1]王洪臣主编．城市污水处理厂运行控制与维护管理[M]．北京:科学出版社，1997．