S管葉輪-用于現代污水處理的新技術(shù)

　　隨著(zhù)業(yè)界對現代污水處理系統的要求逐步提高，目前需要對葉輪設計進(jìn)行改良和提高。這不僅是因為污水的成分發(fā)生了改變，更是因為業(yè)界愈發(fā)強烈地要求設備節能工作。本文討論了污水泵葉輪設計的發(fā)展。

　　在現代許多情況下都會(huì )產(chǎn)生污水，眾所周知，對污水進(jìn)行適當的處理和加工多年來(lái)一直是一個(gè)難題。近來(lái)，污水的成分發(fā)生了改變。許多國家正在采取一些措施來(lái)降低用水量。用水設備變得更高效，僅使用較少的水量就能達到同樣的效果。有些國家提高了收費甚至稅收，促使人們更加關(guān)注減少用水量這一問(wèn)題。

　　但是，所有其他方面仍然和原來(lái)一樣，同樣類(lèi)型的固體進(jìn)入污水管。在一定水量條件下，污水管中的干燥固體物質(zhì)含量將更高。由于有更多的布料之類(lèi)的產(chǎn)物進(jìn)入污水管，所以用水量減少造成的影響愈發(fā)明顯。諸如一次性清潔布之類(lèi)的物品給消費者帶來(lái)了便利，但是卻給污水處理帶來(lái)了難題。

　　在許多國家，對污水處理效率的要求越來(lái)越高。這一方面是因為能源成本不斷上漲，另一方面是因為稅收制度促使工作人員逐年減少他們的能源使用量。迄今為止，還沒(méi)有針對污水泵的特定法規，但是預計這一情況會(huì )在近幾年有所改變�，F在已經(jīng)成立了一個(gè)名為L(cháng)OT28的工作小組，它隸屬于歐洲泵制造業(yè)協(xié)會(huì )，業(yè)內各公司都可以加入其中。該小組的工作極有可能會(huì )影響到歐洲未來(lái)制定的關(guān)于污水的法規。但是，目前的市場(chǎng)依舊不受約束，存在著(zhù)多種多樣的產(chǎn)品。

　　現有的設計

　　為了滿(mǎn)足污水管理的需求，制造商提供多種葉輪設計�，F在主要有三大類(lèi)葉輪：閉式葉輪(一個(gè)或者多個(gè)葉片);半開(kāi)式葉輪/開(kāi)式葉輪(一個(gè)或者多個(gè)葉片);特殊設計葉輪(也稱(chēng)為旋渦式葉輪、凹式葉輪，或者扭矩流葉輪。)

　　閉式葉輪具有最高的能量效率，尤其是當它設計有多個(gè)葉片時(shí)。但是，傳統的閉式葉輪設計容易因為污水中含有纖維性廢料而發(fā)生堵塞。堵塞可能發(fā)生在葉輪的前緣，或者葉輪外表面與蝸形外殼內表面之間的狹窄流道內。單葉片閉式葉輪具有寬大通暢的流道，因此降低了因廢液流中的大塊物質(zhì)而導致堵塞的風(fēng)險;但是，它們的工作效率比不上多葉片葉輪的設計。

　　半開(kāi)式/開(kāi)式葉輪不像閉式葉輪那樣容易因為纖維性廢料而發(fā)生堵塞。這種不易堵塞性歸因于兩方面，一是因為波狀輪廓的前緣形狀，二是因為葉輪蓋板與蝸形外殼之間不再有容易引發(fā)問(wèn)題的間隔。此外，為了容納大塊的固體物質(zhì)，開(kāi)式葉輪具有寬敞的流道。但是，開(kāi)式葉輪設計的效率流量條件因子比閉式葉輪小，這種差異在低流速情況下變得更明顯。除了效率下降這個(gè)問(wèn)題之外，在使用開(kāi)式葉輪設計來(lái)處理含有砂礫的污水時(shí)還面臨著(zhù)一個(gè)特殊的難題，因為葉片可能被磨損，進(jìn)而導致液壓效率降低。

　　還有一些制造商生產(chǎn)自由流或旋渦式葉輪，它們歸為特殊設計的葉輪類(lèi)型。相比于傳統的開(kāi)式葉輪而言，這些特殊設計的葉輪具有較短的葉片。此外，它們通過(guò)在外殼中形成旋渦的機制來(lái)進(jìn)行工作。它們依靠旋渦中心處的低壓與外緣周?chē)�的相對高壓二者之間的壓差來(lái)實(shí)現泵送。這些特殊設計的葉輪不易發(fā)生阻滯或者堵塞的情況，因為它們具有短而粗的葉片以及寬大的間隔。由于葉輪和液流之間的接觸有限，所以這些葉輪能夠很好地處理含有砂礫或者磨料的污水。但是，特殊設計葉輪的液壓效率較低，所以其能量需求相應更高。

　　要選擇合適的葉輪，必須清楚地了解污水環(huán)境。不同葉輪設計的價(jià)格差異并不大，所以初始成本并不是我們關(guān)心的重要問(wèn)題。但是，驅動(dòng)系統進(jìn)行工作所需的能源成本卻是相當重要的一個(gè)因素。例如，閉式葉輪卓越的液壓效率能夠減少能源成本。但是，隨著(zhù)污水水質(zhì)的惡化，可靠性變得更為重要。疏通被堵塞的葉輪所耗費的成本最終會(huì )超過(guò)設備的初始安裝成本。因此，如果可能出現纖維性固體的問(wèn)題，進(jìn)而引發(fā)堵塞，那么更適合選用開(kāi)式葉輪或者特殊設計的葉輪，盡管它們的能源成本更高。最佳的選擇方案是找到一種折中的辦法，既能保證污水處理的可靠性，不出現磨損或堵塞，又能達到良好的液壓效率。

　　新技術(shù)

　　一家制造商稱(chēng)它已經(jīng)解決了該問(wèn)題，使用戶(hù)在選擇合適的污水泵葉輪時(shí)不必再為如何折中而犯難。它稱(chēng)S管葉輪是污水處理市場(chǎng)中唯一能夠做到既不損害液壓效率又不喪失自由流道的一種葉輪。該設計的關(guān)鍵是簡(jiǎn)化結構，完全沒(méi)有任何可能隨時(shí)間而發(fā)生磨損的剪切或者部件運動(dòng)。S管葉輪連同渦殼一起形成了一條穿過(guò)液流的彎曲管道，其中沒(méi)有阻礙區域或者死區。Grundfos公司聲稱(chēng)其設計無(wú)損于任何方面：它高效、堅固、簡(jiǎn)單，不易堵塞。實(shí)際上，業(yè)內其他制造商也早已拋棄了閉式葉輪設計，而更青睞于開(kāi)式或者半開(kāi)式葉輪設計。因此不難看出，他們已經(jīng)放棄了解決破布和堵塞的問(wèn)題，這卻是傳統的閉式葉輪亟待解決的問(wèn)題。盡管開(kāi)式和半開(kāi)式葉輪設計不容易發(fā)生堵塞，但是眾所周知，他們的液壓效率不盡如人意。

　　那么，這家制造商究竟是如何設法解決了其他競爭對手們沒(méi)能解決的問(wèn)題呢：實(shí)現提高效率的同時(shí)，不損害自由流道?公司稱(chēng)，關(guān)鍵在于它們多年來(lái)在實(shí)驗室和工作現場(chǎng)對硅進(jìn)行了大量的研究和試驗，盡可能地加以?xún)?yōu)化，并多次重復設計。那么該設計為何能使S管實(shí)現如此卓越的性能呢?制造商稱(chēng)其名稱(chēng)源于葉輪的設計。它實(shí)際上是一段彎曲的管道。因為其中沒(méi)有死區或者障礙物，所以S管中的湍流比其他類(lèi)型的葉輪要少得多。由于湍流較少，并且無(wú)干擾液流的障礙物，所以物料在管道內發(fā)生阻滯的可能性更小，工作性能更高效。實(shí)際上，液壓效率能夠達到84%， 并且即使對于中小型泵，其自由流道的孔徑也能夠達到160mm。

　　其工作原理是均勻分布液流的效率最高，這在工程和泵業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)完全得到了證實(shí)。那么為什么該工作原理直到現在才被應用于污水處理行業(yè)呢?首先，正如本文前面所述，目前終端用戶(hù)對于高性能機械的需求日益增大。其次，污水處理面臨著(zhù)一些特有的難題，這使得該工作原理的應用變得愈發(fā)復雜和費時(shí)。必須反復多次地予以改進(jìn)：以確保不出現堵塞情況，并使轉動(dòng)和靜止部件之間具有最佳的密封。此外，S管并非針對任何即將頒布的污水法規而制造，生產(chǎn)它的初衷是為了滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，達到最佳工作效率和實(shí)現無(wú)故障運轉，但是我們相信它能夠達到任何即將頒布的法規的要求。

　　S管的主要優(yōu)點(diǎn)在于，它有助于你獲得一個(gè)閉式液壓系統，提高工作效率高，形成出色的自由流道。這不僅節省了成本，還確保了設備的無(wú)故障運轉。市場(chǎng)上某些同類(lèi)產(chǎn)品的效率曲線(xiàn)號稱(chēng)能夠達到與S管相同或者極為接近的效率。但是，它們的自由流道尺寸小于S管。此外，S管效率曲線(xiàn)的形狀非常寬。這一點(diǎn)相當重要，因為在污水處理站，隨著(zhù)用水需求隨時(shí)間的變化，設備需要運轉在不同的轉速下。所以，我們需要的是平坦的效率曲線(xiàn)，而不僅僅是在某一最佳運轉速度下達到的狹窄峰值效率，這樣用戶(hù)才能確信在所有工況下均達到高效率。這帶來(lái)了真正的好處，它幫助工作人員降低所有工況下的電能成本，而不僅僅是降低最佳轉速下運轉時(shí)的電成本。

　　實(shí)際情況

　　S管于去年7月投放市場(chǎng)，所以目前還沒(méi)有長(cháng)期的使用數據。但是，在正式采用這種葉輪之前，已經(jīng)將其安裝在全球各地現有的一些污水處理站中進(jìn)行了大量的試驗。實(shí)際上，總共在1600多臺裝置上進(jìn)行過(guò)試驗。從這些污水處理站中挑選出最棘手的工作環(huán)境，再進(jìn)行更細致的研究。這些試驗在英國、丹麥和瑞典等國家展開(kāi)。目前，可以根據數據手冊中的標準效率數據來(lái)計算泵今后的運行成本。不久之后將能獲得關(guān)于實(shí)際電能成本和效率的長(cháng)期數據。這些數據對于那些正在考慮選擇新污水處理設備的人員非常有參考價(jià)值，因為許多產(chǎn)品在實(shí)際裝置中的工作情況與實(shí)驗室標準試驗中的情況存在著(zhù)一定的差異。所以，該領(lǐng)域現在的重點(diǎn)是確保能夠對液壓效率進(jìn)行持續可靠的測量，這一點(diǎn)在過(guò)去常常被人們忽視。

　　現代污水的成分發(fā)生了變化，同時(shí)，用戶(hù)對高效、無(wú)故障工作提出了更高的要求，這促使業(yè)內誕生了形形色色可用于污水泵的葉輪設計。但是，這些設計都無(wú)法兼顧液壓效率和抗堵塞或者耐磨，必須在二者之間進(jìn)行折中。一家制造商最近向市場(chǎng)推出了一種新產(chǎn)品，他們稱(chēng)該產(chǎn)品無(wú)需折中，集高效率和抗堵塞等優(yōu)點(diǎn)于一身。它是一種高效的閉式葉輪設計，具有通暢的流道，不易發(fā)生堵塞，這都得益于它基于S管的設計。目前仍在收集實(shí)際工作現場(chǎng)的數據，但是我們預計它將能夠降低能耗，同時(shí)提高可靠性。