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水处理系统的心脏(下)

  在上篇文章中,我们介绍了离心泵的结构、工作原理及维护等方面的知识,本文将介绍水泵电机的基本知识、高扬程水泵用于低扬程的安全措施方法、循环泵和功能泵的扬程知识等介绍。

 

水泵电机的基本知识

  1.水泵电机的相数与电压

  电机:也称电动机,俗称马达。是将电能转换成机械的装置,广泛应用于现代各种机械中作为驱动。离心水泵使用的电机是交流电机中异步电机的两相、三相电机,两相电机即220V电压的电机,三相电机是380V电压的电机,有部分电机的额度频率为60Hz,而在我国电源的频率为50Hz。

  

 

  马力达3 HP 以上的循环水泵,使用的都是380V电机。因为单相电机在大功率时电流大,要匹配的电源线和电源都要很大的规格,这些都是单相220的民用电不具备的,会出现发热量大、效率低的情况,只有380V的动力电才有这么大的电源规格三相电机的能效要比单相电机的高,虽然是转速不同了,但是电机的功率不变,水泵的性能不变,因为水泵在设计时就考虑转速了,转速低的水泵叶轮会在设计时变大。

  

 

  二极电机水泵 转速2900转/分钟

  2.水泵电机的转速:

  电动机的转速直接影响到泵头叶轮的转速,而水泵所使用的电机转速有两种:二极电机3000转/分钟(实际转速2900转/分钟)和四极电机1500转/分钟(实际转速1450转/分钟)。电机内绕组的一来一去能组成回路,也是磁极对数,是成对出现的,极就是磁极的意思,这些绕组当通过电流时会产生磁场,相应的就会有磁极。

  三相交流电机每组线圈都会产生N、S磁极,每个电机每相含有的磁极个数就是极数。由于磁极是成对出现的,所以电机有2、4、6、8……极之分。四极电机要用的电极数比二极多一对,叶轮、体积也会比二极电机大,但运行噪音低、水泵耐用,因为转速低,水泵的震动,轴承等相对耐用一些。【同步电动机的转速=60*频率/ 极对数,异步电动机转速=(60*频率/ 极对数)×(1-转差率)】

  

 

  四极电机的水泵,转速1450转/分钟

  3.水泵电机的绝缘等级和IP防护等级:

  绝缘等级:

  

  IP防护等级:

  

  循环泵和功能泵的扬程

  对于泳池和机房高差在5米之内的自灌式循环过滤系统中,如果按流体力学的标准设计时管路时,根据统计得知,绝大多数的初始过滤时压头为(0.8-1)±1bar,反冲洗的压头为(1.2-1.4)±1bar,最大反冲洗压头1.5±1bar,所以水泵扬程的选取在15—17米时才是符合游泳池循环过滤工况的(已包括了1.10倍的扬程保证系数)。而对于功能泵的扬程选取上,要实测喷头出口处的实际压力和流量,调整水泵的工作状态,已达到设计的压力和流量。

  

 

  如果按照技术标准和规范设计,选用的管道尺寸、砂缸大小、水泵扬程流量等都符合标准,系统在砂缸初始过滤的运行状态下,一般来说,泵前的真空表的读数小于-0.2bar,泵后的压力表约0.8—1bar,砂缸上的压力表的读数与泵后压力表读数很接近。当砂缸上的压力表的读数到1.2—1.3bar时,就要对砂缸进行反冲洗,反冲洗前砂缸最大压力不得超过1.5bar。在反冲洗前正常压力时,系统的压头小于15米,因此循环过滤水泵的扬程选在15米是比较合适的。

  

 

  如果选用的水泵扬程是15米,在水泵启动时不到1秒钟的时间里,马达即可从静止状态加速到额定转速,如果只考虑系统的摩擦力,此时所克服的静摩擦就是动摩擦的3倍,即1.5bar×3=4.5bar。这个压力就是过滤器的静压测试压力。由于水流的瞬时冲击,就造成了水泵的启动水锤,但它不超过砂缸的耐压限度。

 

高扬程水泵不能在低扬程使用

  很多人在购买水泵之前,认为较低的扬程工况选择一个更高扬程的水泵使用扬程范围更广泛。在这种误导性的错误认识,购买水泵,选则的水泵扬程非常高。事实上,对于离心式水泵,当泵型号确定,它的功耗正比于实际的泵和流量的大小。

  

 

  因此,为了防止电机过载,一般要求采用泵抽水扬程实际标定扬程不得低于60%。当高扬程水泵用于低扬程时,容易过载电机容易发热,电机被烧坏,严重的会出现吸人的事故。

 

防止吸人的安全措施:

  如果出现高扬程水泵用于低扬程时,为了防止出现吸人的事故,应该注意以下几项:

  1.装设真空负压断电保护系统:

  

 

  上图为真空负压断电保护装置,若遇被吸物,负压大到设定值时,即切断电源。

  2.双底排结构:

  

 

  我国游泳池技术规程、美国和其它很多国家都有相应的规定,每座游泳池的底排/回水口数量不应少于2个,间距大于3英尺(或914mm)或1米,在循环过滤系统一般都能做到。但对于水疗或按摩池,由于池体较小,池底没有空间能安装2个底排,可以按照下图分别在池底和池壁安装回水,并且满足人体的上身不得同时堵住两底排/水口。

  

 

  3.选用防吸入底排:

  

 

  普通的平面底排安全系数不高,在人体落入底排上,被吸附在底排表面会产生强大吸力。因为游泳池底部一般都装有排水管。排水时,流水形成的封闭管道相当于构建一个真空环境,大气压让管口具备强大的“吸力”。

  

 

  为了防止因底排吸人而造成的人身危险,我国和其它很多国家的游泳池技术规程都对泳池底排的安全性作了相应的规定,泳池技术发达的美国除在其国家标准中有相关规定外,还出台了《弗吉尼亚州格雷姆贝克游泳池及水疗中心安全法》 (Virginia Graeme Baker Pool and Spa Safety Act,简称VGB)的美国联邦法案。

  

  选择防漩涡防吸入底排,如果人体落入底排上,四周还可流水,不会被吸入。抗吸入溺水效果:平面底排<弧面底排。

  

  

  4.负压释放平衡管道结构:

  

 

  从吸水管道或底排处,连接负压释放平衡管道时,当吸水管件受阻时,水泵直接吸进空气。

  5.SVRS负压释放阀:

  

 

  它是一组机械系统装置,安装在泵前的吸水口附近的吸水管道上,其主要结构是由精密的压力弹簧和阀芯组成的,其原理是当底排吸入被堵时,在泵前产生的负压打开弹簧和阀芯,吸入空气,解除了水泵对人体的吸力。它是无需电源的泳池机械式安全部件,反应灵敏,可在毫秒的时间内释放负压。

  针对串联水泵的安装:将低扬程水泵装在高扬程水泵前面,即低扬程水泵的出水送到高扬程水泵的入口,这里面有个问题就是低扬程水泵的出口压力不能超过高扬程水泵入口压力的上限,否则容易出现超压漏水现象。但在实际运行当中,高扬程的水泵也会出现扬程降低的情况,从而影响整个水处理系统的运行。以上便是高扬程水泵用于低扬程时的一些安全措施,然而,有时候水泵在实际运作中,会出现扬程降低的情况,那么是什么因素造成的?

 

水泵扬程降低的原因

  1.叶轮流道堵塞:如果叶轮部分流道堵塞,将影响叶轮的做功,导致出口压力下降。因此需要拆泵检查清除异物。为防止再次出现该问题,必要时可在泵进口前加设过滤装置。

  2.发生内泄漏:当泵内的转动部分与静止部分间隙超过了设计范围,将导致内部产生泄漏,体现为泵的排出压力下降,如叶轮口环间隙、多级的级间间隙。此时应进行相应的拆检,对造成间隙过大的零部件进行维修或更换。

  3. 入口发生汽蚀:如果泵的吸入口压力太低,低于泵送介质的饱和蒸汽压,就会形成汽蚀。此时应检查进口管路系统有无阻塞或进口阀门开度是否过小,或者提高吸入水池的液位高度。

  

  4. 转速降低:影响泵扬程的重要因素是叶轮外径和泵的转速,在其他条件不变的情况下,泵的扬程与速度的二次方成正比例关系,可见速度对扬程的影响是非常大的,有时因为外部的某种原因使得泵的转速降低,就会相应的降低泵的扬程。此时应检查泵的转速,如果确实转速不够,应检查原因,合理解决。

  5. 工况点向大流量低扬程偏移一般情况下,离心泵都具有连续向下的性能曲线,流量随着扬程的降低逐渐变大。在操作过程中,由于某种原因导致泵背压减少,泵的工作点被动地随着装置曲线向低扬程大流量点偏移,这样就会造成扬程降低,其实这是由于外界因素如装置的改变而造成的,与泵本身没有特别的关系。这时只要增加泵背压,如关闭一点出口阀等即可解决问题。

  

 

  6. 电机反转:由于接线的原因会导致电机的转向与泵的实际要求转向相反,这样一般启动时要先观察一下泵的转向,如果转向反了,应将电机上接线柱上任意两根电线交换一下即可。

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