隨著業(yè)界對(duì)現(xiàn)代污水處理系統(tǒng)的要求逐步提高，目前需要對(duì)葉輪設(shè)計(jì)進(jìn)行改良和提高。這不僅是因?yàn)槲鬯�的成分發(fā)生了改變，更是因?yàn)闃I(yè)界愈發(fā)強(qiáng)烈地要求設(shè)備節(jié)能工作。本文討論了污水泵葉輪設(shè)計(jì)的發(fā)展。

　　在現(xiàn)代許多情況下都會(huì)產(chǎn)生污水，眾所周知，對(duì)污水進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗图庸ざ嗄陙?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(guó)家正在采取一些措施來(lái)降低用水量。用水設(shè)備變得更高效，僅使用較少的水量就能達(dá)到同樣的效果。有些國(guó)家提高了收費(fèi)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(fèi)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(guó)家，對(duì)污水處理效率的要求越來(lái)越高。這一方面是因?yàn)槟茉闯杀静粩嗌蠞q，另一方面是因?yàn)槎愂罩贫却偈构ぷ魅藛T逐年減少他們的能源使用量。迄今為止，還沒(méi)有針對(duì)污水泵的特定法規(guī)，但是預(yù)計(jì)這一情況會(huì)在近幾年有所改變�，F(xiàn)在已經(jīng)成立了一個(gè)名為L(zhǎng)OT28的工作小組，它隸屬于歐洲泵制造業(yè)協(xié)會(huì)，業(yè)內(nèi)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(guī)。但是，目前的市場(chǎng)依舊不受約束，存在著多種多樣的產(chǎn)品。

　　現(xiàn)有的設(shè)計(jì)

　　為了滿足污水管理的需求，制造商提供多種葉輪設(shè)計(jì)。現(xiàn)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(shè)計(jì)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(dāng)它設(shè)計(jì)有多個(gè)葉片時(shí)。但是，傳統(tǒng)的閉式葉輪設(shè)計(jì)容易因?yàn)槲鬯�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(nèi)表面之間的狹窄流道內(nèi)。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(dǎo)致堵塞的風(fēng)險(xiǎn);但是，它們的工作效率比不上多葉片葉輪的設(shè)計(jì)。

　　半開(kāi)式/開(kāi)式葉輪不像閉式葉輪那樣容易因?yàn)槔w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?yàn)椴�狀輪廓的前緣形狀，二是因�(yàn)槿~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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)來(lái)處理含有砂礫的污水時(shí)還面臨著一個(gè)特殊的難題，因?yàn)槿~片可能被磨損，進(jìn)而導(dǎo)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(shè)計(jì)的葉輪類(lèi)型。相比于傳統(tǒng)的開(kāi)式葉輪而言，這些特殊設(shè)計(jì)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(jī)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�?duì)高壓二者之間的壓差來(lái)實(shí)現(xiàn)泵送。這些特殊設(shè)計(jì)的葉輪不易發(fā)生阻滯或者堵塞的情況，因?yàn)樗鼈兙哂卸潭�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(shè)計(jì)葉輪的液壓效率較低，所以其能量需求相應(yīng)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(shè)計(jì)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(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行工作所需的能源成本卻是相當(dāng)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(fèi)的成本最終會(huì)超過(guò)設(shè)備的初始安裝成本。因此，如果可能出現(xiàn)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(shè)計(jì)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(xiàn)磨損或堵塞，又能達(dá)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(shè)計(jì)的關(guān)鍵是簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，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(yùn)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(qū)域或者死區(qū)。Grundfos公司聲稱(chēng)其設(shè)計(jì)無(wú)損于任何方面：它高效、堅(jiān)固、簡(jiǎn)單，不易堵塞。實(shí)際上，業(yè)內(nèi)其他制造商也早已拋棄了閉式葉輪設(shè)計(jì)，而更青睞于開(kāi)式或者半開(kāi)式葉輪設(shè)計(jì)。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(tǒng)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(shè)計(jì)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(shè)法解決了其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手們沒(méi)能解決的問(wèn)題呢：實(shí)現(xiàn)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(yàn)室和工作現(xiàn)場(chǎng)對(duì)硅進(jìn)行了大量的研究和試驗(yàn)，盡可能地加以優(yōu)化，并多次重復(fù)設(shè)計(jì)。那么該設(shè)計(jì)為何能使S管實(shí)現(xiàn)如此卓越的性能呢?制造商稱(chēng)其名稱(chēng)源于葉輪的設(shè)計(jì)。它實(shí)際上是一段彎曲的管道。因?yàn)槠渲袥](méi)有死區(qū)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(nèi)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(dá)到84%， 并且即使對(duì)于中小型泵，其自由流道的孔徑也能夠達(dá)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(xiàn)在才被應(yīng)用于污水處理行業(yè)呢?首先，正如本文前面所述，目前終端用戶對(duì)于高性能機(jī)械的需求日益增大。其次，污水處理面臨著一些特有的難題，這使得該工作原理的應(yīng)用變得愈發(fā)復(fù)雜和費(fèi)時(shí)。必須反復(fù)多次地予以改進(jìn)：以確保不出現(xiàn)堵塞情況，并使轉(zhuǎn)動(dòng)和靜止部件之間具有最佳的密封。此外，S管并非針對(duì)任何即將頒布的污水法規(guī)而制造，生產(chǎn)它的初衷是為了滿足市場(chǎng)需求，達(dá)到最佳工作效率和實(shí)現(xiàn)無(wú)故障運(yùn)轉(zhuǎn)，但是我們相信它能夠達(dá)到任何即將頒布的法規(guī)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(tǒng)，提高工作效率高，形成出色的自由流道。這不僅節(jié)省了成本，還確保了設(shè)備的無(wú)故障運(yùn)轉(zhuǎn)。市場(chǎng)上某些同類(lèi)產(chǎn)品的效率曲線號(hào)稱(chēng)能夠達(dá)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管效率曲線的形狀非常寬。這一點(diǎn)相當(dāng)重要，因?yàn)樵谖鬯�處理站，隨著用水需求隨時(shí)間的變化，設(shè)備需要運(yùn)轉(zhuǎn)在不同的轉(zhuǎn)速下。所以，我們需要的是平坦的效率曲線，而不僅僅是在某一最佳運(yùn)轉(zhuǎn)速度下達(dá)到的狹窄峰值效率，這樣用戶才能確信在所有工況下均達(dá)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(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)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(zhǎng)期的使用數(shù)據(jù)。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(xiàn)有的一些污水處理站中進(jìn)行了大量的試驗(yàn)。實(shí)際上，總共在1600多臺(tái)裝置上進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)。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(xì)致的研究。這些試驗(yàn)在英國(guó)、丹麥和瑞典等國(guó)家展開(kāi)。目前，可以根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)中的標(biāo)準(zhǔn)效率數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算泵今后的運(yùn)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(zhǎng)期數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)對(duì)于那些正在考慮選擇新污水處理設(shè)備的人員非常有參考價(jià)值，因?yàn)樵S多產(chǎn)品在實(shí)際裝置中的工作情況與實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)中的情況存在著一定的差異。所以，該領(lǐng)域現(xiàn)在的重點(diǎn)是確保能夠?qū)σ簤盒�率進(jìn)行持續(xù)可靠的測(cè)量，這一點(diǎn)在過(guò)去常常被人們忽視。

　　現(xiàn)代污水的成分發(fā)生了變化，同時(shí)，用戶對(duì)高效、無(wú)故障工作提出了更高的要求，這促使業(yè)內(nèi)誕生了形形色色可用于污水泵的葉輪設(shè)計(jì)。但是，這些設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)。目前仍在收集實(shí)際工作現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，但是我們預(yù)計(jì)它將能夠降低能耗，同時(shí)提高可靠性。