近几年,随着农业生产机械化程度的不断提高,农用水泵的产销量也在逐年扩大,以离心泵为代表的小型农用水泵,由于价格低、易操作等优点深受广大用户青睐。但是由于一些用户对水泵的工作原理不懂,造成一些使用上的错误,使水泵每年的损坏率都很高。据统计,农用水泵每年生产数量的一半用来更换报废产品。因此,如何正确使用和维护农用水泵对水泵的正常运转和寿命至关重要。
1 离心泵的工作原理
用木棒在一个盛水的容器内搅动,水由于得到能量而旋转。随着旋转速度的增高,在离心力作用下,水由中心部分被甩向四周,水面形成中间凹陷、四周升高的曲面,如图1。旋转速度越大,容器内水面中央凹陷和四周升高的程度也越大。
如果用一个旋转的十字板代替木棒在水中搅动,如图2。将得到更好的甩水效果,甚至可以把容器底部的水都甩到四周去。这时,若在容器壁上开一个小孔,而将其他部分密封起来,如图3。水就会从小孔(出水口)喷出。
由于容器中心部分的水不断地被甩向四周,并从出水口喷出,而空气又无法进入密封容器,结果在容器中心就造成一个既无水又很少有空气,压力低于外界大气压力的真空空间。如果在容器中心部分的底壁上再开一个小孔(吸水口),用一水管把它与水源连通起来,由于外界压力大于容器中心的压力,水源的水就会沿水管被压送到容器的中心部分,或者说,水被抽上去。进入容器内的水,继而又被十字板甩走从出水口喷出。如此不断进行,便可连续提水。这就是离心泵的工作原理。
具有上述基本结构的提水工具,就是一个极简单的离心泵的模型。转动的十字板叫做叶轮。具有出水口、吸水门的密闭容器,叫做泵体。因为这种水泵是依靠离心力来工作的,所以叫做离心泵。
2 离心泵的结构性能
离心泵的种类很多,目前,农业上应用最为普遍的是单级单吸式离心泵。
单级单吸式离心泵的单级是指仅有一个叶轮,单吸是指水流从叶轮的一侧沿轴向流入。该泵的特点是结构简单,维护检修方便,流量较小而扬程较高,适合于固定或移动使用。为了与世界标准接轨,我国已将单级单吸式离心泵规定为IQ型。目前生产中常见的几种标记,一般都是指单级单吸式离心泵。单级单吸式离心泵主要由叶轮、泵轴、轴承、泵壳、填料函、密封环及联轴器等组成。下面简单介绍单级单吸式离心泵主要部件的结构及性能。
(1)叶轮。叶轮是水泵最主要的部件。水泵流量、扬程的大小和效率的高低都与叶轮的形状、大小及表面光洁度有着密切的关系。叶轮通常用铸铁或铸钢制成,单面进水。通过叶轮把电动机(或其他动力机)的机械能,转变为液体的压力能和动能。
(2)泵轴与轴承。泵轴是传递动力的主要零件,要求有足够的强度和硬度。它的一端接联轴器或皮带轮,另一端装叶轮。单级泵叶轮多采用悬臂安装,因在水中工作,要求用优质碳素钢或不锈钢制造。
(3)填料函或密封装置。填料函俗称盘根箱,用来封闭泵轴穿出泵壳处的间隙,防止水从泵内流出和空气透入泵内,同时还可引水润滑和冷却泵轴。填料函由底衬环(又名填料座)、填料(又名盘根)、水封环(又名填料环)、水封管和压盖等零件组合而成。
(4)泵壳和联轴器。①泵壳:外壳多采用蜗壳形,泵壳上的锥形扩散管的作用主要是为了降低水流速度,把液体流动的动能转化成压力能。②联轴器:用来把水泵轴与动力机轴连接起来一同旋转。联轴器又称联轴节、对轮、靠背轮等,有刚性和挠性两种。刚性联轴器用两个圆法兰盘连接,对泵轴和动力机轴要求有很好的同心度,在连接时无调节余地,因此要求安装精度高,常用于小型泵机组和立式组的连接。挠性联轴器常用的有挠性爪联轴器、弹性圆柱销联轴器、木销联轴器等。
3 使用技术
(1)启动。离心泵在充水前已将出水管路上的闸阀关闭,在充水后应把抽气孔或灌水装置的阀门关闭,同时启动动力机,并逐渐加速,待达到额定转速后旋开真空表和压力表,观察它们的指针位置是否正常。如无异常现象,可慢慢将出水管路上的闸阀开到最大位置,完成整个启动过程。电动机的启动电流一般可达额定电流的4~7倍。为了安全运行起见,必须设法使电机在轻载情况下启动,待它进入正常运行后,再把负载增加到额定值。离心泵关闸启动对整个机组启动运行是极其有利的。
(2)开机运转过程中,必须注意观察仪表读数,轴承温升、填料漏水及泵的振动和噪音等是否正常,如果发现异常情况,应及时处理。轴承温度最高不大于80℃,或不得超过环境温度40℃。填料正常,漏水应该是少量均匀的。用机油润滑时,轴承油位应保持在正常位置,不能过高或过低,如过低时,应及时补充润滑油。黄油润滑时,新水泵运行300 h后应换油,以后每运转1500 h换一次油。
(3)经常检查进水池中有无漂浮物,吸水管处有无漩涡,以及注意进水池的水位变化情况。若水面降低到规定的最低水位线以下时,水泵应停止工作,以免发生汽蚀,损坏叶轮;或调节间隙,适当减少水泵出水量,使进水池水位上升。
(4)水泵在运行时,要随时注意传动皮带是否过松或过紧,一组三角皮带中更需注意不能有松紧不均的现象。如果皮带过紧,轴承会由于受拉力过大而发热,加快轴承的损坏;但如过松,被带动的水泵就达不到额定转速,会降低效率,皮带还会跳动,使皮带容易损坏。所以皮带如有过松或过紧的现象发生,要及时调整。如果皮带的松紧合适,皮带仍然打滑时应在皮带上涂抹皮带蜡。
(5)离心泵、混流泵和卧式轴流泵的叶轮均安装在进水位以上,所以在启动前必须充水。如果水泵的口径较大,吸水管路较长,不使用底阀或是底阀漏水等,则需要的充水量很大。可采用几种方法进行充水,如储水法充水,自吸法充水,用手压泵或真空泵充水,进、排气法充水等。