水泵机组防倒转的实践与研究.pdf

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1、水泵机组防倒转的实践与研究湖北理工学院机电工程学院(黄石435000)沈华东【摘要l阐述了水泵倒转的危害性，分析了水泵倒转的影响因素。结合实际提出了预防水泵倒转的各种技术措施，对提赢水泵机组及泵站运行的．-7-靠性具有一定的指导意义。f髫【关键词】倒转水锤逆止转动惯量水泵一、前言某泵站汛期肩负着城区雨水排渍的任务，拥有7台18Sa—18型离心泵，扬程16m，流量为1800m3／h，电动机功率110kW。在某次水泵运行过程中，其中1台发生倒转现象，致使水泵部分零件受损，泵站在短时间内抽排受到影响。水泵倒转轻者损坏电动机、轴承等零部件，重者使工艺管道

2、及阀门等相关设施受损，严重影响泵站的运行安全。因此，认真分析水泵机组倒转的各种影响因素，并研究防止水泵倒转的方法和措施，对于保障泵站的安全运行是至关重要的。二．水泵倒转因素分析水泵倒转总体分为两种形式：主动反转和被动反转。主动反转是指电动机拖动水泵机组反转，主要是电动机主接线相序接反所致，这种情形一般发生在水泵机组调试阶段；被动反转是指水泵拖动电动机反转，水泵出口管道的液体倒流入进口，引起水泵机组反转，并带动电动机反转，即通常所说的水锤效应，这种情形一般发生在电动机突然失电状态或者阀门关闭过快而产生水流冲击力。三、水泵倒转危害性(1)对工艺管道及

3、附属设施的影响由水锤产生的瞬时压力可达管道中正常工作压力的几十倍甚至于数百倍。这种大幅度压力波动可导致水泵机组工艺管道系统强烈振动，并可能破坏管道上阀门等附属设施。对于801然嬲：Ⅲ蛳期高扬程、大流量的泵站而言，这种水锤效应对管道系统破坏作用更甚。(2)对水泵主要零部件的损坏水泵倒转短时间内将在泵体产生很大的轴向推力和额外的转矩，并对水泵动静部分产生摩擦，从而对水泵轴承及泵轴组件等主要零部件产生较大的径向力和轴向力，严重时可能导致轴承破损或泵轴弯曲和断裂。(3)对水泵电动机的损坏被动反转常发生水泵拖动电动机反转的情形。电动机允许反转转速的极限速度

4、一般为额定转速的1．2倍，当超过此极限转速时，使电动机处于发电状态，并造成电动机风叶上平衡配重块与定子严重磨损，从而使电动机定子绕组严重损坏和转子风叶扭弯，最终将电动机转子端部拉裂。(4)破坏水泵结构对于有旋向要求的水泵结构，如其轴套锁母、叶轮锁紧螺母(亦称叶轮并帽)拧紧的志酃与水泵的转动方向相反，则水泵顺时针旋转时就愈持愈紧。一旦水泵反转时就容易使轴套退出，使叶轮松脱产生摩擦，影响水泵的内部结构和部件正常运转。四、预防措施(1)工程设计措施在管道设计上，改变管道纵断面布置形式，减少管道长度。适当增加管道直径和壁厚，降低介质在管道中的流速。另外，

5、可选用转动惯量G。：较大的水泵机组或加装有足够惯性的飞轮，可在一定程度上降低水泵反转程度。(2)非接触式逆止装置这种装置直接安装于泵轴上，当水泵断电或意外情况时可有效制动水泵运转，其结构由圆柱形滑道、内环、外环和排列其间的弹性楔块、保持架、弹簧及支撑环组成，主要零部件如图1所示。内环通过键与泵轴联结，楔块、保持架和支撑环与泵轴一同旋转，外环则通过高强度螺栓固定在泵座上。当水泵停机或意外断电时，制动装置立即平稳地进耱m扰再僦工幻犯赢建“城=茎M“G麟内环——旦～。自由运转方向图1非接触式逆止装置结构1．保持架2．支撑环3．楔块入制动状态(见图2)。

6、制动过程中，当内环的旋转速度下降时，离心力Fc不足以克服弹簧的弹力，楔块在弹力的作用下顺时针旋转，重新与外环滚道接触，利用楔紧原理，楔块将产生自锁效应，将内、外圈同步楔紧，直至泵轴反向瞬间(速度为零时)锁死为止，此时制动装置可以传递很高的制动扭矩控制水泵反转。在大型水泵机组中选用该装置，并配以真空破坏阀断流，则可以有效防止水泵机组反转。内环．—L锁紧方向图2制动状态1．保持架2．支撑环3．楔块(3)缓闭止回阀又称逆止阀，这种装置安装在水泵出口处，其原理是通过气缸或油缸活塞的上下移动，协助阀瓣快速启闭以达到密封面，防止管路中的介质倒流。起闭件靠介质

7、流动和力量自行开启或关闭，属于自动阀类，主要用于介质单向流动的管道上，只允许介质向一个方向流动，以防止发生水锤事故。缓闭止回阀具有缓闭和缓开及消除水锤的技术特性，实现了轻载起泵并防止停泵时水锤的产生。在起动水泵电动机后，阀门即按水泵操作规程实现自动启闭。这种装置流道通畅，流体介质阻力小，动作灵敏、可靠性高，且密封性能好、使用寿命长。正常工作情况下性能试验结果见下表。(4)拍门安装于出水管道的末端，具有防止外缓闭止回阀正常工作情况序号背压，MPa流量／(m‰)缓闭时间／s球阀状态lO．551502．5全开2631201．6全开3731001．5全开

8、4731003半开5551504半开63015016半开7757．0全开8120757．3全开水倒灌功能。拍门由阀座(阀体)、阀板、密封