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　　青島某污水廠一期工程日處理污水5萬t/d，竣工于2002年；二期工程日處理污水5萬t/d，竣工于2008年；一、二期升級改造工程竣工于2011年。共有各類水泵85臺，總?cè)萘繛?038kW。通過從水泵設(shè)備的選型、安裝、運行維護角度進行逐一探討和分析，對于類似工程的建設(shè)和運行管理有著實質(zhì)的意義和幫助。

　　二、水泵的選型

　　在污水處理廠中，水泵的主要用于進水提升、三級處理提升、污泥回流、剩余污泥排放等。根據(jù)通過介質(zhì)的特點，大多使用專用的污水泵，如潛水排污泵和污泥螺桿泵。在具體的選型上應遵循以下原則：

　　1）泵應滿足揚程和流量的技術(shù)要求，其運行工作點應在高效區(qū)的范圍內(nèi)。

　　2）水泵在長期運行中，多年平均揚程下的裝置效率高，運行維護費用少。

　　1.泵穩(wěn)定運行工況點的確定

　　水泵安裝到特定管路系統(tǒng)中，實際工作揚程和流量不僅與泵本身的性能有關(guān)，還與管路的特性有關(guān)。管路的He-Qe曲線與泵的H-Q曲線的交點是泵的運行工況點（見圖1），即m點對應的流量Qm和揚程Hm，就是泵最佳的流量和揚程；管路的NPSHa-Q曲線和泵的NPSHr-Q曲線的交點是輸送系統(tǒng)的臨界氣蝕點，泵的工作流量必須小于Qd，否則會發(fā)生氣蝕。

　　泵的特性曲線由泵實際測試得到，一般有由泵廠家提供。管路裝置的特性曲線也應該由實際測得，但設(shè)計前無法實測，常由經(jīng)驗公式進行估算：H=K+BQ2。

2.流量Q的選定

　　對于流量變化不大的場合，水泵流量直接根據(jù)需要的流量選定。對于進水提升泵，流量具有不定性和時間周期性，即高點和低點的差異較大，此時，不能以最高點流量為選型值，因為這樣會造成大部分的運行偏離高效區(qū)，增加運行費用和能量損失。一般可取Q=Qmax/1.2。

　　3.揚程H的確定

　　流量確定后，確定泵的進出口管徑，完成整個管路的布置，確定揚程，在實際選擇中，往往將管路的阻力系數(shù)取的偏大，另在選擇泵的型號時，又增加了一個揚程余量，這樣造成了實際運行的流量偏大，造成如下結(jié)果：

　　1）流量增大時，泵的軸功率增大，而電動機的效率不變，所以輸入電動機的功率必然增大。過大的功率使電動機處于超負荷的運行狀態(tài)，可能會造成發(fā)熱甚至燒壞電動機。

　　2）如果流量大到超過Qd，會發(fā)生氣蝕產(chǎn)生振動，嚴重影響泵的使用壽命。

　　因此，在選泵的揚程時不應過于保守，要盡量接近管路實際揚程，一般來說，不能超過管路實際揚程的1.1倍。

　　4.選擇泵的型號

　　根據(jù)確定的Q和H，從泵的樣品手冊中選擇合適的泵的型號。需要注意的是，實際選擇中，原則上選擇的應該是最接近泵的性能曲線和裝置性能曲線交點的泵的型號，泵的最佳運行點盡量在泵的效率曲線的高效區(qū)。

　　三、水泵的安裝

　　1.安裝準備工作

　　根據(jù)設(shè)備廠家的設(shè)備安裝圖和設(shè)計施工圖，安裝說明書，設(shè)備明細等技術(shù)資料，制定施工方案，根據(jù)施工方案準備所需的工具、器具及材料；清理安裝現(xiàn)場，復核預埋件尺寸。

　　2.基礎(chǔ)準備及驗收工作

　　設(shè)備基礎(chǔ)是承載水泵的載荷和吸收震動的載體，其施工質(zhì)量直接影響設(shè)備安裝的質(zhì)量和水泵的正常運行。水泵的基礎(chǔ)驗收應包括預壓強度試驗；外觀尺寸、幾何尺寸是否和圖紙一致；預埋地腳螺栓的位置、標高和露出基礎(chǔ)的長度是否超差；預留地腳螺栓孔的深度是否過淺等。對超差的基礎(chǔ)進行修復和采取其他措施糾正。

　　基礎(chǔ)放線，確定安裝位置：根據(jù)建構(gòu)筑物的基準軸線確定泵組的縱橫中心線，以建構(gòu)筑物的標高或預設(shè)的標高點確定設(shè)備的安裝標高。核對設(shè)備有關(guān)尺寸，預留孔的相關(guān)位置及基準軸線的相關(guān)偏差。

　　基礎(chǔ)表面處理：對設(shè)備表面進行處理，確保水泵的安裝精度，清理預留孔內(nèi)的雜物并保護洞口。

　　設(shè)置墊鐵或墊板：保證每個地腳螺栓兩側(cè)都有一組反向放置的斜墊鐵，用墊鐵來保證標高。

　　3.水泵的安裝

　　用起重設(shè)備將水泵底座或水泵整體吊裝就位。水泵底座應對準地腳螺栓緩慢落下，直至落到預先放置的墊鐵上，螺栓初擰后，卸去吊具。

　　水泵就位后，首先找正泵的水平位置，按照安裝縱橫中心線找正，然后用斜墊鐵調(diào)整至設(shè)計高程并校核水平度，在中心線方向上使進出口法蘭的垂直度調(diào)整好。

　　安裝精度的復核：將地腳螺栓依次對稱全部擰緊，再復測各個記錄，如超過允許誤差，應在研究數(shù)據(jù)后，松開地腳螺栓再調(diào)整至所有控制數(shù)據(jù)在地腳螺栓緊固的狀態(tài)下完全符合標準。再按照要求擰緊地腳螺栓，將最終的數(shù)據(jù)記錄。最后把斜墊鐵、基礎(chǔ)板焊接牢固。

　　4.電動機的安裝

　　將電動機和基礎(chǔ)板一起吊裝對準地腳螺栓落下，放到斜墊鐵上，電動機的水平位置和標高應服從于電動機軸和水泵軸同軸度的調(diào)整。

　　精確調(diào)整兩軸之間的距離至允許范圍內(nèi)。把千分表固定到電動機軸上，擰緊電動機地腳螺栓，轉(zhuǎn)動電動機，測量不同軸度，松開地腳螺栓，根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，通過斜墊鐵調(diào)整電動機的標高和水平位置，再擰緊地腳螺栓，再測量不同軸度，如此反復，直至同軸度控制在允許的范圍內(nèi)。

　　電動機調(diào)整好后，對稱擰緊地腳螺栓，重新復核數(shù)據(jù)無誤后，把基礎(chǔ)板和斜墊鐵焊接牢固。電動機空載試運行正常后，連接聯(lián)軸器。

　　5.灌漿

　　機組安裝完成后，清理安裝中的油污和雜物，灌漿至安裝標高。

　　四、水泵的運行管理

　　1.潛水泵的運行管理

　?。?）泵組的優(yōu)化運行根據(jù)水量和液位的變化，采用變頻調(diào)速技術(shù)可以實現(xiàn)泵的節(jié)能，但是由于變頻調(diào)速投資較高，不可能將所有水泵全部調(diào)速，所以通過水泵優(yōu)化組合可以將不同臺數(shù)，不同運行速度，不同流量大小的水泵并聯(lián)運行來滿足工況的變化。

　　污水廠進水泵房采用了2臺100kW的飛力水泵，期中一臺采用變頻技術(shù)，一臺工頻運行；5臺44kW的飛力水泵，期中一臺采用變頻技術(shù)，另4臺工頻運行。在設(shè)計水位條件和滿足正常流量下，一般采取1臺大變頻泵、1臺大工頻泵、3臺小工頻泵運行的方案；或者采取1臺大工頻泵，4臺小工頻泵，1臺小變頻泵運行的模式。本機組運行10年來，一直穩(wěn)定正常，沒有出現(xiàn)因為進水量的變化而頻繁開停泵的現(xiàn)象，節(jié)能效果也非常顯著。

　?。?）液位的調(diào)節(jié)使水泵運行在最佳工況點在設(shè)備選型后，水泵的特性曲線和裝置的特性曲線的交叉點為最佳運行工況點，但是，隨著水泵運行時間的增加，必然伴隨著水泵效率的降低及過流部件的磨損，其中影響泵特性曲線最嚴重的參數(shù)為泵的葉輪磨損，葉輪磨損后，相當于泵的H-Q曲線下移，使得流量和揚程都有變小的趨勢，為了保持原有處理水量，又不增加水泵數(shù)量，可以通過調(diào)整液池浮球，增高儲水池液位，儲水池液位增高后，裝置的He-Qe曲線必然有右移的趨勢，這時，兩條曲線的交叉點的揚程變小，流量保持不變。這樣可以保證水泵一直在最佳的工況點運行，既滿足了工藝需要，又減小了設(shè)備損耗，有利于延長設(shè)備的經(jīng)濟使用壽命。

　?。?）潛水泵的日常檢查及維護保養(yǎng) 值班人員應做到一聽、二看、三摸、四記錄。即聽設(shè)備運行噪音是否合理，看報警單元是否有泄漏和過熱報警信號，三摸導桿震動是否正常，四記錄水泵運行的流量和電流。以上檢查如有問題，需及時進行分析原因并上報。

　　維修人員定期檢查潛水電纜松緊情況，鋼絲繩或?qū)ф準欠裼心p，是否固定好，是否有垃圾；定期檢查水泵的三相相間電阻是否平衡，對地絕緣電阻是否低于1M歐；定期檢查電氣保護裝置是否可靠，定期對接線端子進行緊固。

　　每半年檢查一次油室油質(zhì)，是否有泄漏，并強制進行更換；檢查葉輪磨損情況，確定是否需要修補和更換。

　　每年進行一次全面的預防性檢修，包括：更換所有O型密封圈；檢查軸承磨損情況，并添加新的潤滑脂；檢查機械密封磨損狀況，確定是否需要更換；檢查葉輪的磨損情況，檢查葉輪也泵體之間的密封環(huán)磨損狀況，卻是是否需要修補和更換；檢查電動機定子絕緣情況，是否有掃膛損傷痕跡；檢查泵底是否有積砂和污堵，檢查池底是否有沉砂，是否需要停水清淤。

　　2.螺桿泵的運行管理

　　奈莫泵（單螺桿泵）是一種容積式泵，在污水廠輸送含固體顆粒的污泥、化學藥劑方面有著廣泛的應用。其工作原理是：螺桿工作時，液體被吸入后進入轉(zhuǎn)子與定子形成的密封空腔，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，液體跟隨密封空腔沿著軸向由泵的吸入側(cè)向排除側(cè)運動，連續(xù)的吸入和排出實現(xiàn)了液體的輸送功能。

　?。?）螺桿泵的變速運行在污水廠中，螺桿泵一般與污泥脫水機配套使用，不管是輸送需處理的污泥，還是輸送絮凝劑，對輸送介質(zhì)的流量有嚴格的控制。螺桿泵的輸送流量和輸送壓力無關(guān)，輸送壓力只與螺桿泵的級數(shù)有關(guān)系，而流量和轉(zhuǎn)速有嚴格的正比例關(guān)系。所以需要控制輸送流量時只需通過配備變頻器調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速或者通過皮帶無極調(diào)速實現(xiàn)。

　?。?）運行中的保護在定子上一般安裝了溫度傳感器，用來探測定子的溫度，如果出現(xiàn)介質(zhì)缺少而干運行的情況，定子和轉(zhuǎn)子的磨損會非常大，而且溫度伴隨著摩擦而越來越高，進一步加大了磨損。所以目前基本所有螺桿泵廠家把干運行保護定為設(shè)備采購必備單元。

　?。?）螺桿泵正常運行對工藝前置處理單元的要求螺桿泵的定子一般為橡膠材質(zhì)，轉(zhuǎn)子為不銹鋼材質(zhì)，如果輸送介質(zhì)中含有砂粒，會造成定子和轉(zhuǎn)子的雙重磨損，由于加工工藝和材料的要求，目前國內(nèi)生產(chǎn)的替代品的質(zhì)量還不過關(guān)，進口備件價格昂貴；而且在后續(xù)的污泥處理單元，離心式脫水機的過流部件對沙礫的敏感性更為強烈。所以應盡量減少輸送介質(zhì)中的沙礫。

　　螺桿泵運行前置工藝處理單元中曝氣沉砂池的吸砂泵和砂水分離器設(shè)備是用來清除污水中的沙粒，一定要保證其正常運行，以減少污泥中的沙礫，延長螺桿泵的使用壽命。

　　五、現(xiàn)場使用中兩種水泵故障分析及解決措施

　　1.葉輪腐蝕和磨損

　　由于污水含有強烈的腐蝕性，回流污泥中氧的濃度也比較大，增大了葉輪的腐蝕過程。而且，溶于水的鹽對腐蝕也有很大的影響，因為它增加了水的導電性，同時也增加了電偶的腐蝕電流。所以污水廠的葉輪的腐蝕速度很大。

　　市政污水中還含有較多的沙礫，加大了對葉輪的磨損，在水泵的作用下以不同的角度沖擊葉輪表面，金屬首先在撞擊點發(fā)生彈性變形，接觸面的中心受應力最大，繼而開始進入塑性流動狀態(tài)。隨著沙礫動能的消耗，沙礫的動能逐漸轉(zhuǎn)化為金屬的塑性變形功，速度減慢直至沙礫停止壓入運動，且塑性變形區(qū)進一步擴大。此后，金屬表面彈性變形部分將恢復，而塑性變形將繼續(xù)保留，形成沖擊凹坑，凹坑邊緣還有擠出的金屬堆積物。在沙礫的不斷沖擊下，這些金屬堆積物因受新的擠壓變形和位移而從金屬表面脫落，同時，在較小的沙礫沖擊下，凸起的堆積物受剪切折斷，形成金屬磨削，宏觀上就表現(xiàn)為魚鱗狀的小坑和短程溝槽，并有蜂窩狀麻點（見圖2）。

　　圖2 葉輪磨損照片

　　葉輪腐蝕和磨損后，改變泵的性能曲線，泵處于非正常工況點運行，同時，由于葉輪的磨損，造成了葉輪的動不平衡，產(chǎn)生振動，容易造成機封損壞、軸承損壞等其他故障，所以需采取措施對葉輪進行修補或更換。

　　葉輪的表面可通過噴丸、滲碳或熱噴涂等方式進行修補，用高分子材料進行表面修復在實際使用中也取得了不錯的效果（見圖3）。需注意的是，葉輪修復后需重新做動平衡試驗。

　　圖3 貝爾左納高分子材料修復后的葉輪

　　2.加藥原液泵底閥被堵塞

　　在污水廠升級改造工藝中，用來提升三氯化鐵原液的離心泵因底閥頻繁被堵住卡死而造成泵打不上藥的故障，原因是底閥極易被三氯化鐵固化顆粒磨損和卡住而漏水，離心泵添加引水失效，造成離心泵無法使用。

　　分析現(xiàn)場實際情況后，設(shè)計了一種儲液裝置（見圖4），而不用另行灌水，在使用中效果非常好。工作原理：泵啟動后，緩慢代開出水閥門，罐內(nèi)水位下降，罐內(nèi)形成負壓，在大氣壓的作用下，藥液即沿吸入管流入罐內(nèi)補充液位，這樣泵既即可正常工作。需要注意的是，停泵后，不能馬上關(guān)閉出水閥門，需經(jīng)出水管內(nèi)液體回流返回罐內(nèi)將其充滿后，再關(guān)閉出口閥門，這樣下次啟動時不必灌水，直接啟動水泵再緩慢開出水閥門即可。