水中汚水ポンプは、モーターと接続され、同時に水中で動作するタイプのポンプ製品です。一般的な横型や縦型の汚水ポンプと比較して、水中汚水ポンプには次のような利点があります。
1. コンパクトな構造で設置面積が小さい。水中下水ポンプは水中で動作するため、ポンプや機械を設置するための専用のポンプ室を建設する必要がなく、下水タンクに直接設置できるため、土地やインフラのコストを大幅に節約できます。
2. 設置とメンテナンスが簡単です。小型の水中汚水ポンプは自由に設置できますが、大型の水中汚水ポンプには自動連結装置が装備されており、自動設置が可能なため、設置やメンテナンスが非常に便利です。
3. 連続使用時間が長い。水中下水ポンプは、同軸ポンプとモーター、短いシャフト、軽量の回転部品により、ベアリングにかかるラジアル荷重が比較的小さく、通常のポンプよりもはるかに長い寿命を持っています。
4. キャビテーション損傷や水噴射等の問題がありません。特に後者の点は、オペレーターにとって大きな利便性をもたらしました。
5. 低振動騒音、低モータ温度上昇で環境汚染がありません。
このような利点があるからこそ、水中汚水ポンプは、単なる上水の輸送から、生活排水、工場排水、建設現場の排水、液体飼料、等々。
都市土木、工業、病院、建設、飲食店、水道工事など様々な業界で非常に重要な役割を果たしています。
しかし、すべては 2 つの部分に分かれており、水中下水ポンプの最も重要な問題は実現可能性の問題です。なぜなら、水中下水ポンプは水中で使用されるためです。輸送される媒体は、固体材料を含む液体の混合物です。ポンプはモーターのすぐ近くにあります。ポンプは垂直に配置されており、回転部品の重量はインペラが負担する水圧と同じ方向にかかります。このため、水中汚水ポンプのシール性、モータ軸受容量、軸受配置、選定などの要求は一般的な汚水ポンプに比べて高くなります。
水中下水ポンプの耐用年数を延ばすために、国内外のほとんどのメーカーは現在、ポンプの漏れ、過負荷、過熱、その他の故障が発生した場合に自動的に警報を発し、メンテナンスのために停止できるポンプ保護システムの開発に取り組んでいます。しかし、私たちは、電動ポンプの安全な動作を効果的に保護できる保護システムを水中下水ポンプに設置する必要があると考えています。
しかし、これは重要な問題ではなく、保護システムはポンプ故障後の単なる修復措置であり、比較的消極的なアプローチです。問題の解決の鍵は、ポンプのシールや過負荷などの問題を根本から解決することです。これはより積極的なアプローチです。そこで、二次羽根車の流体力学的シール技術とポンプの過負荷フリー設計技術を水中汚水ポンプに適用し、ポンプのシール信頼性と耐荷重性を大幅に向上させ、ポンプ寿命を延長しました。 。
1、二次羽根車への流体力学的シール技術の適用
いわゆるセカンダリインペラ流体動圧シールとは、ポンプインペラの後部カバープレートの近くに、同軸の反対方向にオープンインペラを設置することを指します。ポンプが作動すると、ポンプスピンドルとともにセカンダリインペラが回転し、セカンダリインペラ内の液体も回転します。回転する液体は外向きの遠心力を発生させ、一方ではメカニカルシールに向かって流れる液体に抵抗し、メカニカルシールの圧力を低下させます。一方、媒体中の固体粒子がメカニカルシールの摩擦ペアに侵入するのを防ぎ、メカニカルシール研削ブロックの摩耗を軽減し、その寿命を延ばします。
シールに加えて、セカンダリ インペラは軸力も軽減します。水中汚水ポンプの軸力は主に羽根車に作用する液体の圧力差力と回転部全体の重力で構成されます。これら 2 つの力の方向は同じであり、合力は 2 つの力の合計になります。同一の性能パラメータの下では、水中下水ポンプの軸力は一般的な横型ポンプよりも大きく、バランスを取るのは縦型ポンプよりも難しいことがわかります。このように、水中汚水ポンプにおいて軸受が破損しやすい原因も、軸力が大きいことと密接に関係しているのです。
セカンダリ インペラが取り付けられている場合、液体によってセカンダリ インペラにかかる圧力差の力の方向は、2 つの力を合わせた力と逆になるため、軸力の一部が相殺され、ベアリングの寿命が延びます。ただし、二次インペラ シーリング システムの使用には欠点もあります。それは、エネルギーの一部が二次インペラで通常約 3% 消費されることです。ただし、設計が合理的である限り、この損失は最小限に抑えることができます。
２、ポンプへの過負荷フリー設計技術の応用
一般的な遠心ポンプでは、出力は流量の増加とともに常に増加します。つまり、出力曲線は流量の増加とともに上昇する曲線です。これは、ポンプの使用に問題を引き起こします。一般的に、ポンプが設計動作点で動作する場合、ポンプの出力はモーターの定格出力よりも小さく、このポンプの使用は安全です。しかし、ポンプ揚程が減少すると、(ポンプの性能曲線からわかるように) 流量が増加し、それに応じて出力も増加します。
流量が設計動作点を超えて一定値に達すると、ポンプの入力電力がモータの定格電力を超え、モータが過負荷となり焼損する場合があります。モーターが過負荷になると、保護システムが作動してポンプの回転を停止します。保護システムが故障し、モーターが焼損します。
実際には、ポンプ揚程が設計動作点揚程よりも低い状況に遭遇することがよくあります。ポンプの選定時にはポンプ揚程が高すぎるが、実際の使用ではポンプ揚程が低下するという状況が考えられます。もう 1 つの状況は、使用中にポンプの動作点を決定することが難しいことです。つまり、ポンプの流量を頻繁に調整する必要があるということです。使用のためにポンプを頻繁に移動する必要がある状況もあります。これら 3 つの状況はポンプに過負荷を与え、使いやすさに影響を与える可能性があります。全揚程特性のないポンプ（汚水用水中ポンプも含む）の場合、使用範囲が大きく制限されると言えます。
いわゆるフルヘッド特性 (過負荷フリー特性としても知られる) は、流量の増加に伴って出力曲線が上昇する非常に遅い速度を指します。理想的には、流量が一定の値に達すると、出力は再び上昇しないだけでなく、減少します。つまり、パワーカーブはこぶのある曲線になります。この場合、モーター定格電力のこぶ点よりわずかに高い電力値を選択する限り、どの動作点に関係なく、0 流量から最大流量までの全範囲で、で動作する場合、ポンプ出力がモーター出力を超えず、ポンプが過負荷になることはありません。この性能を備えたポンプであれば、選択も使用も非常に便利で信頼性が高くなります。また、モーター出力をそれほど高くする必要がないため、設備コストを大幅に節約できます。