图1:潜水泵(图片由ABB提供)
回顾潜水式和潜水式电机类型的比较。
ABB

某些工业和市政泵应用要求电机设计为完全浸没(湿坑)或在连续空气(干坑)环境中运行。潜水电机解决方案允许泵送应用程序在完全淹没在流体中或在容易发生每天(甚至每小时)间歇性洪水的地区运行。并不是每个马达都能在完全沉入水中时工作;要做到这一点,需要特殊的功能,以确保在湿坑和干坑应用中的性能。

用电安全的基本原则是水和电不能混合;然而,交流(AC)感应电机必须在水中或水下工作,以运行工业用水和废水应用中的泵,混合器和曝气器。BETVICTOR体育官网潜水电机必须经过特殊设计和制造,以防止水/污水接触电路的任何部分,同时在这些恶劣的应用中提供长寿命。

这些电机的操作位置要求极高,维修和维护可能是困难和耗时的。应用如含砂砾、砂状污水的泥浆坑;雨水排放系统;而且,最常见的是,清洁水和废水处理设施要求潜水产品线的设计和建造能够承受最恶劣的水下条件。

电机类型

在这个细分市场中,电机制造商通常提供两种类型的电机,适合在湿坑和干坑环境中运行:潜水式和浸入式。

潜水电机通常设计为在水中/出水中连续工作,在干燥空气中工作长达15分钟,适用于湿井应用。它们也可以设计为在空气中连续工作,用于干坑应用。潜水电机直接安装在泵的蜗壳上,因此泵送的流体总是润滑外部驱动端密封。它们可以在深至160英尺的深度工作,可用于危险(保险商实验室[UL]分部1)和非危险地点。

潜水电机的典型设计特征包括一个完全封闭的,不通风(TENV)铸铁结构,不锈钢轴和耐腐蚀的硬件,双安装内外轴密封隔油室,湿度检测系统和恒温器,符合UL Division 1的要求。它们适用于垂直或水平安装。潜水电机一般有现货,但许多都是按订单设计的。用于湿井和干井应用的潜水电机上的串联密封必须在湿条件下运行(由泵送流体润滑)。

在干井环境或其他可能发生水淹但通常不会发生的环境中,浸入式电机可在空气中连续工作。潜水泵通常通过轴承架、法兰安装或像标准工业泵电机一样的紧密耦合布置安装在泵上。它们可以在30英尺深的水下连续工作两周。潜航电机通常不适用于危险场所,最初是作为连续式空气潜航电机的替代品而开发的。

浸入式电机通常具有完全封闭,不通风(TENV)或完全封闭,鼓风机冷却(TEBC)铸铁结构,空间加热器,恒温器和专门设计的密封系统。TEBC设计采用了一个单独的鼓风机电机,驱动一个外部风扇进行恒速冷却。他们主要用于垂直,轴向下安装与c面或p基端支架作为标准,尽管他们可以水平安装在某些条件下。与潜水电机不同,潜水电机的轴封可以在干燥条件下工作(不需要与泵送流体接触)。潜水式电机通常是无库存的,并按订单设计。

确定最佳解决方案

在确定针对特定泵送应用或环境的最佳解决方案时,必须考虑几个因素。关键因素包括流体类型、淹没深度、持续时间和频率、所需的安装配置、认证要求和可服务性。

流体类型

潜水电机/水泵组件主要用于水和废水处理应用。虽然潜水电机制造商提供了各种串联机械密封面类型(碳陶瓷、碳化硅等)或泥浆密封,以处理不同水平的固体和流体粘度,但它们的使用主要局限于水或类似液体以及环境流体温度高达194华氏度(90摄氏度)的环境。由于电机密封不直接与液体混合,潜水电机在泵注液体类型方面具有更大的灵活性。无论是潜水式还是潜水式电机都不适合高腐蚀性环境。

电机制造商主要使用灰色铸铁结构和低合金不锈钢硬件,使这些电机类型不适合直接接触苛刻的化学品或其他腐蚀性液体。泵设备制造商通常采用浸入式泵,其电机安装在高腐蚀性环境中的潜在泛洪平原上方,以避免电机与流体直接接触。BETVICTOR体育官网

淹没深度,持续时间和频率

潜水电机通常设计用于在最大深度160英尺的液体中连续工作,在空气中工作15分钟。制造商还可以设计潜水电机,使其在空气中连续运行,通过增加机架尺寸和输出额定功率(马力或千瓦)来实现在空气中连续运行而不是淹没在液体中所需的散热。专为在空气中连续工作而设计的电机也能够在液体中连续工作,这使它们成为容易频繁发生洪水或可能长时间洪水的干井环境的理想解决方案。

潜航式电机可在空气中连续工作,在最大深度为30英尺的液体中,通常可连续工作两周。由于深度有限,水下作业时间有限,建议在洪水不频繁且持续时间短的地区使用潜水泵。

安装配置

潜水电机通常安装在垂直、轴向下的配置中,但由于其TENV结构,如果它们按照制造商的方向安装,以确保水分检测系统的正常功能,则也可以水平安装。

浸没式TEBC电机,其中外部鼓风机电机与主电机轴延伸在同一轴上,必须以垂直、轴向下的配置安装,以确保鼓风机电机的正常运行,直到由用户提供的浮子开关将其脱机,并且主电机能够被液体冷却。由于浸入式TENV电机不需要外部鼓风机电机,它们可以安装在垂直或水平配置。

对于需要水平安装配置的浸入式电机应用,通常以TEBC形式提供,制造商建议将电机作为TENV设计提供,以消除在空气中连续运行时对电机进行外部冷却的需要。这通常需要比标准帧大小的输出额定值。如果由于空间或尺寸限制,无法将TEBC设计作为TENV提供,则应咨询电机制造商关于为主电机提供外部冷却的其他选择。

在潜水泵应用中,与标准TEFC电机相比,指定潜水泵电机的一个优势是能够减少在泛洪平原上安装TEFC电机所需的部件数量和复杂性。

认证要求

可燃气体或液体和可燃粉尘的存在可能会影响在水和废水应用中运行的电机的设计。甲烷气体是由固体分解而成的。它具有潜在的爆炸性,可能要求电机携带UL Division 1, Class I, Group D认证或其他危险区域的类似认证。

用户有责任指定电机的危险区域认证要求。这些要求的典型参考包括国家消防协会(NFPA) 70,国家电气规范(NEC),其中定义了空间或围护结构的危险等级,或NFPA 820,废水处理和收集设施的消防标准,其中定义了过程区域的危险和分类。

潜水泵电机的空空占空周期为15分钟,可在湿井脱水、泵电机组件下入井中、需要流量清除排出物中的固体以进行适当的安装、低电平切断控制失效或低电平传感器位于泵组件底部时,在具有潜在爆炸性气体或蒸汽的环境中运行。浸入式电机通常不用于危险场所,因此没有在这些区域进行认证,主要原因是用于TEBC设计的导管盒连接类型和鼓风机电机类型。

可服务性

用于湿井或干井应用的潜水电机,如果应用得当,并安装了适当的监测设备,则不需要定期检查电机密封。湿度检测系统和热保护提供即将发生故障的预警,并允许用户在故障发生之前计划维护方案。某些具有UL Division 1认证的潜水电机设计允许在不否定UL认证的情况下更换电缆连接器组件和串联密封设计上的下/外密封。

其他类型的维修或改装可能需要将设备送回机构授权的服务中心。在对经过危险场所认证的电机进行任何维修或改装活动之前,应咨询制造商。

由于为干井应用设计的潜水电机也能够在水下连续工作,因此当洪水消退时,不需要额外的检查或维护程序来恢复电机的工作。

潜航式电机的设计通常可以在30英尺的最大深度下工作14天。当电机沉入水中时,浮动开关断开与TEBC设计上的外部鼓风机电机的电源,然后电机被液体冷却。每次电机(TEBC或TENV)在水淹环境中运行时,必须根据制造商的建议进行拆卸和维护。检查和/或更换的典型项目包括轴承,支架上的o形圈,轴密封和润滑剂。

如果TEBC设计上的鼓风机电机被淹没,也必须进行维修。制造商通常提供冲刷负荷(入口保护[IP] 55)鼓风机电机作为标准,通常应在将TEBC电机返回服务之前更换。电机制造商可以提供一个浸入式鼓风机电机设计作为升级。这些浸入式鼓风机电机通常需要经过批准的维修设施进行检查和返工,然后才能重新投入使用。

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