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1、32,500DWT 散货船的螺杆泵防干磨擦控制方式的探讨李熙群（广东省江门南洋船舶工程有限公司）摘要：螺杆泵有其独特的优点，船上普遍用于驳运渣油等粘稠的液体。但其控制方式的选用应遵循经济、合理、可靠的原则，可根据其用途的不同，可采用两种不同的控制和防干磨擦保护的方式。关健词：螺杆泵 防干磨擦 控制方式Research into Dry Running Protection For Screw Pump of 32,500 DWT Bulk CarrierXi QUN Li(Jiangmen Nanyang Ship Engineering Co., Ltd. Guangdong provinc
2、e)Abstract: Screw pump has its unique advantage, widely used in transporting the sticky liquid sludge in ship. The control of the selection should follow the economy, fair and reliable principle, according to its use, it is can use two different modes of control and dry running protection Key words:
3、 Screw pump dry running protection control mode前言：江门南洋船舶工程有限公司建造的 32,500DWT 散货船的油渣泵、污水排放泵和日用舱底泵采用的是日本 TAIKOKIKAI 公司生产的 HNP-401 型螺杆泵。在船舶调试交验的过程中，船东和船厂对螺杆泵的防干磨擦控制方式上存在两个不同的观点，一种是当螺杆泵干磨擦时应停泵，以保护设备为主；另一种方式是只补水不停泵，以设备维持运行为主。我们征询了制造厂的意见，对每一台螺杆泵的工作特点进行了分析，并和船东船检进行了多次沟通，取得了一致的意见，对不同的泵浦采用了不同的控制方式。本文就项目船上的螺杆泵
4、的两个控制方式进行探析，着重对控制原理的介绍，供同行商榷。一、螺杆泵的特点螺杆泵是一种单螺杆式输运泵，它的主要工作部件是偏心螺旋体的螺杆（称转子）和内表面呈双线螺旋面的螺杆衬套（称定子） 。其工作原理是当电动机带动泵轴转动时，螺杆一方面绕本身的轴线旋转，另一方面它又沿衬套内表面滚动，于是形成泵的密封腔室。螺杆每转一周，密封腔内的液体向前推进一个螺距，随着螺杆的连续转动，液体螺旋形方式从一个密封腔压向另一个密封腔，最后挤出泵体。螺杆泵是一种新型的输送液体的机械，具有结构简单、工作安全可靠，使用维修方便、出液连续均匀、压力稳定等优点。它是一种利用螺杆的旋转来吸排液体的泵，最适于吸排黏稠液体.，一般
5、船用来输排油渣和污水等。螺杆泵属转子式容积式液泵，所需的轴功率 P 为：P= 10-2210)(HQ式中：P泵的轴功率；液体密度；Q泵的流量；H泵的扬程；H管路的压头损失； 1泵的效率； 2容积效率，从上式中看出，泵的机械功率 P 和所驳运的液位的密度 成正比，也就是说液位的密度增加会造成泵的机械功率增加，进而增加电机的电功率。螺杆泵的缺点是，泵的性能对液体的粘度变化比较敏感，应确保杂物不进入泵体，如吸入泵的液体中混入的固体杂物会对螺杆泵的橡胶材质定子造成损坏，所以应确保杂物不进入泵的腔体是很重要的，更重要的是螺杆泵决不允许在断料的情形下运转，一经发生，橡胶定子由于干磨擦，瞬间产生高温而烧坏。
6、为此制造厂专门设计了一种防干磨擦的装置，如图 1 所示，在泵的出口处设置了一个压力继电器，当泵没有吸入到液体处于干运行时，压力继电器可以检测泵的出口压力降低，给出控制信号到泵的控制箱内。在泵体上装有可供给泵腔内补水的管系，补水管上设有一个电磁阀，根据需要由控制箱控制给泵腔补水，以防止螺杆泵处于干运行状态。二、螺杆泵控制方式一泵干运行时停泵在制造厂的工作图上有控制原理图，并特别的注释：当使用电磁阀防止干磨擦时，控制箱需要设置时间继电器，泵开始运行时，电磁阀动作给泵腔供水。泵运行一个时间间隔后，排口压力建立起来了，切断电磁阀，停止供水。在运行过程中，如发生故障，出口压力时，安装在出口端的压力开关动
7、作，控制箱切断电机电源而停泵。按此要求，螺杆泵控制箱原理设计如图 2 所示：按下起动按钮 ST 时，中间继电器 R2 得电，其常开触头短接起动按钮 ST 自保，电磁阀 SV 通电激活，补水管开始向泵腔内补水。同时中间继电器 R1 和接触器 MC 相继得电，电机得电运行。与此同时补水用的时间继电器 T1（整定值 30S）开始计时，延时 30S 后（泵的排出口压力建立时间） ，T1 的动开触头动作，切断电磁阀 SV 的电源，泵补水结束，同时 T1 的动合触头闭合，接通时间继电器 T2 和压力继电器 FS（设定值1Bar）的电路，这时泵的出口压力已大于 1Bar，FS 处于开的状态，T2 也不能得电
8、，只是把泵的保护功能交给压力继电器 FS 来控制。如螺杆泵在运行过程中，如有吸口被阻塞或液体过于粘稠等，泵处于相对的干运行状态，排口压力低于 1Bar 时，压力继电器 FS 动作，使时间继电器 T2（整定值 20S）得电开始记时，如在 20S 内泵的出口压力没有恢复，T2 记时结束，其动开触头切断 R1电路，继而使 MC 断电，泵停止动运行，即故障停泵。从上述的螺杆泵控制原理得知，泵起动和补水同时进行，避免了起动时的干磨擦，起动过程结束到泵停止补水，需要两个先决条件，一是时间继电器延时 30S 后动作，二是泵的出口压力已建立。两者都满足后，说明泵可以正常运行了，泵的保护功能方能交给压力继电器控
9、制。所以图 2 的控制方式完全能实现制造厂要求的控制和干磨擦的保护功能。32,500DWT 散货船的油渣泵、污水排放泵和日用舱底泵起初均是按上述方式控制的，但在调试交验过程中，有的船东代表提出异议，认为这些泵浦在船舶营运使用时不能经常停泵，虽然保护了螺杆泵的安全，但不利于日常操作，要求我们修改成当泵的出口压力低时补水，不能停泵。考虑到船舶出厂后保修，船厂和制造厂承担的责任，我们征询了制造厂的意见，并从三种泵浦的不同的工作方式和工作条件和船东进行多次探讨和沟通，最后取得了一致的意见：油渣泵和污水排放泵其驳运的液体粘稠，流动性差，泵的吸口容易阻塞，其控制原理以上述的方式为宜。日用舱底泵主要驳运舱底
10、水为主，可以按船东的要求重新进行设计修改。三、螺杆泵控制方式二泵干运行时补水螺杆泵干磨擦时采用补水不停泵的控制原理如图 3 所示。此种方案比较第一种方案的原理相对简单一些，只需要采用一个时间继电器即可。从图中可知，压力继电器 FS 是直接接通电磁阀 SV 回路的，当按下起动按钮 ST 起动时，电磁阀 SV 即得电，给螺杆泵膛内冲水，这时电机并不起动，待时间继电器 T1 计时20S 满后，T1 的动合触头闭合，中间继电器 R5 得电，继而使主接触器 MC 得电机，泵浦才开始运行。当泵运行一段时间后，泵的出口的流量和压力均建立起来，压力继电器 FS的触头被顶开，切断了电磁阀 SV 的电路，这时冲水
11、管路的补水动作结束。当某种故障导致泵的出口压力降低到压力继电器的设定值时，FS 的触头又重新闭合，使补水电磁阀再次得电，补水管又继续补水，但是泵并未停止运行。这种控制方法的优点是：1、 控制方式简单；2、 起动时先冲水后起动泵浦，使水泵先润滑后再起动。3、 故障时补水不停泵，靠补水的润滑运行，不需人工干预，如是少量的吸口阻塞，有可能靠泵的吸力冲开。但是第 3 条优点同时也是这种控制方式的缺点，如果泵的吸口被某种固体粉尘阻死，泵长期处于补水空转工况，仍可造成螺杆泵的损坏，只适用驳运的液体不太粘稠时使用。所以，应船东的要求，32,500DWT 散货船只有日用舱底泵才采用了这种控制方式。四、 结束语
12、螺杆泵有可变量输送、自吸能力强、可逆转、能输送含固体颗粒的液体等特点，在船上已广泛地被使用在输送渣油和污水等方面。螺杆泵的控制方式的选用应遵循经济、合理、可靠的原则。如果在设计选型方面考虑不周，会给以后的使用、管理、维修带来麻烦。32,500DWT 散货船上的螺杆泵的控制方式，采纳和兼顾了各方的意见，根据泵浦不同的用途采用不同的控制和保护方式，在实船营运中收到了较好的效果。参考文献:1 陈可越 船舶设计实用手册 中国交通科技出版社 2007 年 8 月2 日本大晃机械工业株式会社 水油泵完工图 2009 年 8 月3 TERRASAKI(广州寺峙) 组合起动屏完工图 2008 年 5 月完稿：2010 年 5 月 30 日作者简介：李熙群 男 1953 年出生 江门南洋船舶工程有限公司技术部 船舶电气工程师 长期从事船舶电气详细设计工作。电话：13828080949 0750-6293052
