离心式水泵启动时真空的重要性

摘 要：阐述了离心式水泵的结构和工作原理，说明泵内具有一定的真空度是泵吸排水的首要条件。分析泵内存有空气运行的严重后果。

关键词：离心式水泵 离心力作用 大气压 真空度

中图分类号：TD442 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）09（a）-0109-01

在煤矿建设和生产过程中，不断有各种来源的水涌入矿井。矿水积聚在巷道中，不但影响到生产，而且还威胁到工作人员的健康和生命安全。矿井排水设备的任务就是将这些矿水及时地排到地面，为井下生产创造了良好的工作环境，保证入井人员的安全工作和机械、电气设备的良好运转。煤矿大多采用离心泵，因为离心式泵的流量和扬程范围大。在大量水泵检修过程中发现，叶轮、平衡盘、平衡环损坏比较严重，主要是叶轮叶片剥落、蜂窝孔，平衡盘、平衡环磨损严重。根据这些现象，分析可能引起部件损坏的各种原因，对提高水泵的使用寿命具有理论指导意义。

1 离心泵的结构、工作原理及操作过程

（1）离心式水泵的结构。

离心式水泵是由固定部分和转动部分两大部分组成。固定部分是主要由3进水段（前段）、5出水段（后段）、出4中间段、9轴承、7填料等组成。转动部分是主要由1叶轮、6平衡盘、8轴、10联轴器等部分组成（见图1）。

（2）离心式泵工作原理。

水泵启动后，通过轴带动叶轮旋转，位于叶轮中的水在离心力的作用下被甩向叶轮周围压向泵壳，通过排水管排至地面。与此同时叶轮中心进水口处，由于水被抛至轮缘而形成真空，吸水井中的水在大气压的作用下，通过滤水器、底阀及吸水管进入水泵，填补叶轮中心的真空，叶轮连续旋转，吸水井中的水就不断被吸入和甩出，形成了连续不断的排水。

（3）排水设备的组成和操作过程。

煤矿排水设备主要由离心式水泵、电动机、吸水管、排水管、管路附件及仪表等组成。吸水管末端的滤水器是防止水中的杂质进入泵内，滤水器内设有底阀，作用是当向泵内灌注引水时或停泵时，水不会漏掉。排水管上的有个闸板阀，在水泵启动和停止水泵时，关闭闸板阀，以便降低电动机的启动电流、防止管路出现水击和防止水泵受冲击，还可以用来辅助调节水泵的流量。逆止阀安装在闸板阀的上方，其作用是在泵突然停止运转或在关闭闸阀停泵时，使水泵免受水力冲击而遭到破坏。在水泵初次启动之前，用灌水漏斗向泵内灌引水，同时打开放气栓使泵内空气排除，直到放气栓冒水并不含气泡方可启动。开泵后，注意观察压力表和真空表的读数，正常运转，再逐渐将闸板阀全部打开。起动后经过几分钟，必须检查水泵、填料箱和电动机的温升，当某一部件温度过高，应停泵检查。如果是再次启动泵时，不必从外界灌引水，只需从旁通管引入排水管的水作为引水，然后启动。离心式水泵排水量大，扬程范围也大，维护、修理都比较麻烦，检修人员必须经过专业的培训。下面简单分析泵在初次启动时为何泵内要达到一定的真空度。

2 水泵初次启动前，水泵内必须具有一定真空度的重要性

（1）水泵初次启动前，水泵内具有一定的真空度是水泵吸排水的首要条件。

离心式水泵是利用在大气压强来排水的。假想泵内有空气，泵起动后，泵内外压强相同，水就不会到排水口去，所以泵内具有一定的真空度是泵实现吸排水的必要条件。

（2）水泵内达不到真空，严重损坏转子中心部位配件。

泵内存在空气，泵内叶轮叶片高速旋转，叶轮中心部位的水在离心力作用下甩到泵体边缘，空气充满叶轮中心部位，转子继续旋转，泵内空气逐步变稀薄，压强逐步降低，当泵内压强比大气压强小很多时，水在大气压作用下被压入泵内。这时由于叶轮旋转速度快，刚启动时叶轮中心部位没有水，产生干摩擦，温度升高，突然遇到冷水后，会发生裂纹。尾部平衡盘和平衡环之间由于无水，不能保证他们之间的间隙，高速旋转的平衡盘与固定不动的平衡环会产生摩擦粘连，轻则接触表面磨出2～3mm的间隙，严重则影响泵的使用寿命，加大了检修的工作量。

（3）水泵内如存在空气就启动，泵尾部气体压强增大，可引起泵体尾部爆炸，温度越高，分子的热运动越剧烈。在压强小于大气压、温度低于常温的情况下，根据理想气体状态方程式PV/T为恒量，在体积不变情况，压强随温度升高而升高。在高温下，压强随温度变化不符合理想气体状态方程式的规律，温度变化不大时，压强会发生很大的变化，压强不会随温度变化走直线规律。因此，泵在操作过程中，应注意温度的变化，避免因高温引起泵内残余气体压强增大，损坏壳体。泵内有空气，起动后平衡盘、平衡环发生摩擦，温度升高有可能达到金属熔化的温度，会发生粘合，这时泵内气体吸收的热量，全部用来提高气体的内能，对壳体做功，有可能引起泵尾发生爆炸，伤害工作人员，影响安全生产。

3 结语

（1）正确操作矿井排水设备，能延长离心式水泵的使用寿命，降低维修成本，保证煤矿安全生产。

（2）根据离心式水泵的结构及工作原理，指出水泵启动时，必须具有一定的真空度，否则会产生严重后果，应引起重视。

参考文献

[1] 刘捷.流体机械[M].煤炭工业出版社，2010，9.

[2] 宋红英.浅谈离心式水泵启动时真空的重要性[J].江西煤炭科技，2011（3）.