沉泵工作原理

葉輪安裝在泵殼內(nèi)，并緊固在沉泵軸上，泵軸由電機(jī)直接帶動(dòng)。泵殼中央有液體吸管。液體經(jīng)底閥和吸入管進(jìn)入泵內(nèi)。泵殼上的液體排出口與排出管連接。

在沉泵啟動(dòng)前，泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體；啟動(dòng)后，葉輪由軸帶動(dòng)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片間的液體也必須隨著轉(zhuǎn)動(dòng)。在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開(kāi)葉輪外緣進(jìn)入蝸形泵殼。在蝸殼中，液體由于流道的逐漸擴(kuò)大而減速，又將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，最后以較高的壓力流入排出管道，送至需要場(chǎng)所。液體由葉輪中心流向外緣時(shí)，在葉輪中心形成了一定的真空，由于貯槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力，液體便被連續(xù)壓入葉輪中?？梢?jiàn)，只要葉輪不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，液體便會(huì)不斷地被吸入和排出。

性能參數(shù)主要有流量和揚(yáng)程，此外還有軸功率、轉(zhuǎn)速和必需汽蝕余量。流量是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)泵出口輸出的液體量，一般采用體積流量；揚(yáng)程是單位重量輸送液體從泵入口至出口的能量增量 ，對(duì)于容積式泵，能量增量主要體現(xiàn)在壓力能增加上，所以通常以壓力增量代替揚(yáng)程來(lái)表示。泵的效率不是一個(gè)獨(dú)立性能參數(shù)，它可以由別的性能參數(shù)例如流量、揚(yáng)程和軸功率按公式計(jì)算求得。反之，已知流量、揚(yáng)程和效率，也可求出軸功率。

沉泵的各個(gè)性能參數(shù)之間存在著一定的相互依賴(lài)變化關(guān)系，可以通過(guò)對(duì)沉泵進(jìn)行試驗(yàn)，分別測(cè)得和算出參數(shù)值，并畫(huà)成曲線來(lái)表示，這些曲線稱(chēng)為泵的特性曲線，如右圖《四種泵的性能曲線》所示。每一臺(tái)泵都有特定的特性曲線，由泵制造廠提供。通常在工廠給出的特性曲線上還標(biāo)明推薦使用的性能區(qū)段，稱(chēng)為該泵的工作范圍。

沉泵的實(shí)際工作點(diǎn)由泵的曲線與泵的裝置特性曲線的交點(diǎn)來(lái)確定。選擇和使用泵，應(yīng)使泵的工作點(diǎn)落在工作范圍內(nèi)，以保證運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性和安全。此外，同一臺(tái)泵輸送粘度不同的液體時(shí)，其特性曲線也會(huì)改變。通常，泵制造廠所給的特性曲線大多是指輸送清潔冷水時(shí)的特性曲線。對(duì)于動(dòng)力式泵，隨著液體粘度增大，揚(yáng)程和效率降低，軸功率增大，所以工業(yè)上有時(shí)將粘度大的液體加熱使粘性變小，以提高輸送效率。

在化工和石油部門(mén)的生產(chǎn)中，原料、半成品和成品大多是液體，而將原料制成半成品和成品，需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的工藝過(guò)程，泵在這些過(guò)程中起到了輸送液體和提供化學(xué)反應(yīng)的壓力流量的作用，此外，在很多裝置中還用泵來(lái)調(diào)節(jié)溫度。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，沉泵是主要的排灌機(jī)械。我國(guó)農(nóng)村幅員廣闊，每年農(nóng)村都需要大量的泵，一般來(lái)說(shuō)農(nóng)用泵占泵總產(chǎn)量一半以上。

在礦業(yè)和冶金工業(yè)中，沉泵也是使用最多的設(shè)備。礦井需要用沉泵排水，在選礦、冶煉和軋制過(guò)程中，需用沉泵來(lái)供水等。

在電力部門(mén)，核電站需要核主泵、二級(jí)泵、三級(jí)泵、熱電廠需要大量的鍋爐給水泵、冷凝水泵、油氣混輸泵、循環(huán)水泵和灰渣泵等。

在國(guó)防建設(shè)中，飛機(jī)襟翼、尾舵和起落架的調(diào)節(jié)、軍艦和坦克炮塔的轉(zhuǎn)動(dòng)、潛艇的沉浮等都需要用泵。高壓和有放射性的液體，有的還要求泵無(wú)任何泄漏等。

總之，無(wú)論是飛機(jī)、火箭、坦克、潛艇、還是鉆井、采礦、火車(chē)、船舶，或者是日常的生活，到處都需要用沉泵，到處都有沉泵在運(yùn)行。正是這樣，所以把沉泵列為通用機(jī)械，它是機(jī)械工業(yè)中的一類(lèi)主要產(chǎn)品。

沉泵是企業(yè)不可缺少的重要設(shè)備之一，受工作條件影響，經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕、氣蝕、沖刷、磨損等現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備失效。企業(yè)只能投入大量的資金購(gòu)入新泵，而報(bào)費(fèi)大量的部件，造成資金的大量浪費(fèi)。 國(guó)內(nèi)的沉泵的設(shè)計(jì)和制造基本上還是遵守“金屬”思想，即采用不銹鋼、碳鋼材料作為主要的泵體材料，面對(duì)高腐蝕、強(qiáng)沖刷的環(huán)境，就需要高鎳合金，甚至采用鈦、鋯、鉭等優(yōu)良的耐腐蝕材料，這些稀有金屬材料價(jià)格昂貴且價(jià)格浮動(dòng)大，并且制造成本高和制造工藝復(fù)雜等原因造成此類(lèi)泵的價(jià)格昂貴，一般幾萬(wàn)到幾百萬(wàn)不等，也就造成了此類(lèi)沉泵的采購(gòu)成本高。伴隨著國(guó)際先進(jìn)泵體研究的發(fā)展和新材質(zhì)泵體的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)借鑒西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)泵體研究的發(fā)展思路，國(guó)內(nèi)少數(shù)企業(yè)機(jī)構(gòu)開(kāi)始研制無(wú)機(jī)非金屬材料如陶瓷、玻璃鋼、石墨和碳素制品以及合成有機(jī)高分子材料如塑料、玻璃纖維或碳纖維增強(qiáng)的工程塑料等。這些國(guó)內(nèi)的泵類(lèi)的發(fā)展趨勢(shì)迎合了國(guó)際趨勢(shì)，并且很快在國(guó)內(nèi)取得了良好的使用效果。

正是通過(guò)像此類(lèi)細(xì)節(jié)問(wèn)題的有效解決，才實(shí)現(xiàn)了歐美日韓企業(yè)生產(chǎn)成本低，競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)企業(yè)在不斷引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備、高薪聘請(qǐng)管理人員的同時(shí)，卻忽略了此類(lèi)日常設(shè)備管理細(xì)節(jié)，只是片面的通過(guò)降低工人工資、減少福利待遇等措施來(lái)降低成本，造成工人勞動(dòng)積極性低、管理混亂的狀況也就在所難免。

顯而易見(jiàn)，此類(lèi)材料的使用極大降低了生產(chǎn)費(fèi)用，無(wú)需采購(gòu)高價(jià)值金屬，無(wú)需特殊設(shè)備和專(zhuān)業(yè)人員制作，而且使用效果良好、壽命更長(zhǎng)、修復(fù)更簡(jiǎn)單，其巨大優(yōu)勢(shì)絕非傳統(tǒng)泵體材料能比。泵體新材料的應(yīng)用，極大降低了泵體材料費(fèi)用和維修維護(hù)費(fèi)用。

沉砂間按其池廂的平面形狀可分為廂式沉砂間、曲線形沉砂間及條渠沉砂間等幾種形式。

沉砂間廂式沉砂間

廂式（又稱(chēng)直線形）沉砂間。它是一種規(guī)則整齊的廂槽沉沙設(shè)施，按沉沙室的多少可分為單室、雙室、多室及有側(cè)渠等四種。

單室沉砂間是最簡(jiǎn)單的一種，在池的末端設(shè)沖沙底孔，用以沖洗沉淀在池中的泥沙。單室沉砂間沖沙時(shí)，必須停止供水，以免沖沙時(shí)將大量泥沙帶入渠道。

圖1（b）是帶有側(cè)渠的沉砂間，沖沙時(shí)可由側(cè)渠供水，但這時(shí)供水的含沙量是比較大的。為了減少入渠泥沙量，盡量選在需水量小的時(shí)候進(jìn)行沖洗。

當(dāng)引水流量大于15～20 m3/s時(shí)，單室沉砂間的尺寸較大，其沖洗時(shí)間較長(zhǎng)，效果不好，這時(shí)可采用雙室或多室沉砂間。

雙室沉砂間的設(shè)計(jì)一般有兩種情況：一是沉砂間中每個(gè)沉淀室都能通過(guò)總干渠的全部流量，可以輪流沖洗，連續(xù)供水；二是沉砂間的每個(gè)沉淀室只通過(guò)總干渠流量的一半。當(dāng)一個(gè)沉淀室沖洗時(shí)，另一個(gè)沉淀室則通過(guò)超額流量。多室沉砂間的每個(gè)沉淀室通過(guò)的流量可以平均分配。一室沖洗時(shí)，其余各室共同通過(guò)全部流量。多室沉砂間不但可以連續(xù)供水，而且沖沙流量也小。

沉砂間曲線形沉砂間

這種沉砂間是利用彎道環(huán)流的原理，將沉砂間做成具有90°內(nèi)角的彎曲渠道。使干渠中含泥沙的水流經(jīng)過(guò)沉砂間時(shí)，將泥沙淤積在彎道的凸岸，并由沖沙廊道沖走。它不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，造價(jià)低廉，且沉沙效率高，可達(dá)90%以上。

沉砂間條渠沉砂間

利用天然洼地作為沉沙區(qū)，在沉沙區(qū)內(nèi)用圍堤或格堤分成若干個(gè)條渠，使粗沙沉積。每一條渠淤滿后，即可用來(lái)耕種，不必清淤。這種形式的沉砂間不僅簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且可以與放淤改土、改良沙荒、鹽堿以及淤背固堤結(jié)合起來(lái)，使河流的水沙資源得到綜合利用，在黃河下游的引水工程中應(yīng)用較多。

水電站沉砂間的設(shè)置主要是為了減輕水泵和水輪機(jī)的磨損，保證水電站不受泥沙影響正常運(yùn)行。水利灌溉沉砂間大部分應(yīng)用在引水渠首或引水渠道中，以減輕渠道等輸水系統(tǒng)的淤積，沉淀推移質(zhì)泥沙和部分懸移質(zhì)泥沙；另外在引用地表水的噴微灌工程中，一般在輸水系統(tǒng)和灌溉系統(tǒng)之問(wèn)再設(shè)一沉砂間，即噴微灌沉砂間，對(duì)輸水系統(tǒng)所含的超過(guò)噴微灌系統(tǒng)指標(biāo)的以懸移質(zhì)為主的泥沙進(jìn)行處理，從而減少進(jìn)入噴微灌系統(tǒng)的泥沙含量，防止噴微灌系統(tǒng)的堵塞，減輕后續(xù)泥沙處理設(shè)備（如過(guò)濾器等）的負(fù)擔(dān)。工業(yè)用沉砂間主要應(yīng)用在城市供排水和工業(yè)供排水中。隨著國(guó)家建設(shè)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，沉砂間已逐漸在河道整治、預(yù)培固堤、水沙資源調(diào)度、淤灘造地和水環(huán)境整治等方面得到應(yīng)用和發(fā)展。