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螺桿泵
螺旋泵，亦稱“螺旋揚水機”、“阿基米德螺旋泵”。利用螺旋葉片的旋轉，使水體沿軸向螺旋形上升的一種泵。由軸、螺旋葉片、外殼組成。抽水時，將泵斜置水中，使水泵主軸的傾角小于螺旋葉片的傾角，螺旋葉片的下端與水接觸。當原動機通過變速裝置帶動螺旋泵軸旋轉時，水就進入葉片，沿螺旋型流道上升，直至出流。結構簡單，制造容易，流量較大，水頭損失小，效率較高，便于維修和保養，但揚程低，轉速低，需設變速裝置。多用于灌溉、排澇，以及提升污水、污泥等場合。中國從20世紀70年代開始使用。
中文名 螺桿泵 外文名 Screw Pump 別 稱 螺旋揚水機、阿基米德螺旋泵等 組 成 軸、螺旋葉片、外殼 特 點 結構簡單，制造容易等 學 科 機械工程
工作原理
螺旋泵的裝置包括原動機、變速傳動裝置和螺旋泵三部分，如圖1所示，具體是由螺旋葉片1、泵軸2、軸承座
圖1 螺旋泵裝置
圖1 螺旋泵裝置
3和外殼4組成的。螺旋泵傾斜裝在上、下水池之間，螺旋泵的下端葉片浸入到水面以下。當泵軸旋轉時，螺旋葉片將水池中的水推入葉槽，水在螺旋的旋轉葉片作用下，沿螺旋軸一級一級往上提升，直至螺旋泵的出水口。螺旋泵只改變流體的位能，它不同于葉片式水泵將機械能轉換為輸送液體的位能和動能。
設計參數
(1)安裝傾角(θ)。安裝傾角指螺旋泵軸對水平面的夾角。它直接影響泵的效率和流量。據有關資料介紹，傾角每增加一度，效率大約降低3%。一般認為傾角在30°～40°為經濟。
(2)間隙。間隙指螺旋葉片與外殼之間的間隙。間隙越小，水漏損失就越小，泵的效率就越高。
(3)轉速(n)。螺旋泵的轉速較慢，一般為20～80 r/min。實驗資料證明：螺旋泵的外徑較大時，轉速宜減小。
(4)提升高度(H)。螺旋泵只有提升高度，而沒有壓水高度。它的提升高度一般為3～8 m。
(5)螺旋葉片直徑(D)。泵的葉片直徑越大，其效率越高，螺旋泵的葉片直徑與泵軸直徑的比較好比例為2:1。
(6)頭數(Z)。頭數指螺旋葉片的片數，一般為1～4片。它們相隔一定的間距環繞泵軸螺旋上升。頭數越多，泵效率也越高。對于一定直徑的螺旋泵，每增加一個葉片頭數，提升能力約增加20%。
(7)導程和螺距。螺旋葉片環繞泵軸螺旋上升360°所經軸向距離，即為一個導程λ。螺距S和導程λ的關系如下：
(8)流量(Q)和軸功率(N)。流量可按下式計算：
軸功率為
式中：D為葉片外徑(m)；d為泵軸直徑(m)；S為螺距(m)；α為提水斷面率；n為轉速(r/min)；η為泵的效率(%)；ρ為所提升的液體密度(kg/m3)；Q為流量(m3/s)；H為提升高度(m)。 [2]
特點
與葉片泵相比較，螺旋泵具有以下優點：
①轉速低(一般為20r/min～90r/min)，機械磨損小，不會發生汽蝕。
②流道寬，可以輸送含有固體物的水。
③泵體結構是半開的，可以觀察到泵內的運行情況。
④吸入側流態對水力性能影響甚微，對吸水池無特殊要求，基礎開挖深度小，水工建筑物施工簡單，土建費用少。
其缺點是：
①尺寸大，占地面積也大。
②受機械加工條件限制，泵軸不能太長，因而揚程較低，一般不超過10m。
③吸水面、出水面高度變化不能太大，否則會影響工作效率，增加能耗。 [3]
分類
螺桿泵按螺桿數量分為。
單螺桿泵——單根螺桿在泵體的內螺紋槽中嚙合轉動的泵。
雙螺桿泵——由兩個螺桿相互嚙合輸送液體的泵。
三螺桿泵——由多個螺桿相互嚙合輸送液體的泵。 [4]
單螺桿泵
是一種單螺桿式輸運泵，它的主要工作部件是偏心螺旋體的螺桿（稱轉子）和內表面呈雙線螺旋面的螺桿襯套（稱定子）。其工作原理是當電動機帶動泵軸轉動時，螺桿一方面繞本身的軸線旋轉，另一方面它又沿襯套內表面滾動，于是形成泵的密封腔室。螺桿每轉一周，密封腔內的液體向前推進一個螺距，隨著螺桿的連續轉動，液體螺旋形方式從一個密封腔壓向另一個密封腔，最后擠出泵體。螺桿泵是一種新型的輸送液體的機械，具有結構簡單、工作安全可靠、使用維修方便、出液連續均勻、壓力穩定等優點。 [4]
雙螺和多螺
下面以三螺桿為例。
它主要是由固定在泵體中的襯套（泵缸）以及安插在泵缸中的主動螺桿和與其嚙合的兩根從動螺桿所組成。三根互相嚙合的螺桿，在泵缸內按每個導程形成為一個密封腔，造成吸排口之間的密封。
泵工作時，由于兩從動螺桿與主動螺桿左右對稱嚙合，故作用在主動螺桿上的徑向力完全平衡，主動螺桿不承受彎 曲負荷。從動螺桿所受徑向力沿其整個長度都由泵缸襯套來支承，因此，不需要在外端另設 軸承，基本上也不承受彎曲負荷。在運行中，螺桿外圓表面和 泵缸內壁之間形成的一層油膜，可防止金屬之間的直接接觸，使螺桿齒面的磨損大大減少。
螺桿泵工作時，兩端分別作用著液體的吸排壓力，因此對螺桿要產生軸向推力。對于壓差小于10千克力/cm2 的小型泵，可以采用止推軸承。此外，還通過主動螺桿的中央油孔將 高壓油引入各螺桿軸套的底部，從而在螺桿下端產生一個與軸向推力方向相反的平衡推力。
螺桿泵和其它容積泵一樣，當泵的排出口完全封閉時，泵內的壓力就會上升到使泵損壞或使電動機過載的危險程度。所以，在泵的吸排口處，就必須設置安全閥。
螺桿泵的軸封，通常采用機械軸封，并可根據工作壓力的高低采取不同的形式。
常見問題處理
1.泵體劇烈振動或產生噪音：
產生原因：水泵安裝不牢或水泵安裝過高；電機滾珠軸承損壞；水泵主軸彎曲或與電機主軸不同心、不平行等。
處理方法：裝穩水泵或降低水泵的安裝高度；更換電機滾珠軸承；矯正彎曲的水泵主軸或調整好水泵與電機的相對位置。
2.傳動軸或電機軸承過熱：
產生原因：缺少潤滑油或軸承破裂等。
處理方法：加注潤滑油或更換軸承。
3.水泵不出水：
產生原因：泵體和吸水管沒灌滿引水；動水位低于水泵濾水管；吸水管破裂等。 [5]
選用及應用
螺桿泵因其有可變量輸送、自吸能力強、可逆轉、能輸送含固體顆粒的液體等特點，在污水處理廠中，***地被使用在輸送水、濕污泥和絮凝劑藥液方面。螺桿泵選用應遵循經濟、合理、可靠的原則。如果在設計選型方面考慮不周，會給以后的使用、管理、維修帶來麻煩，所以選用一臺按生產實際需要，合理可靠的螺桿泵既能保證生產順利進行，又可降低修理成本。
一、螺桿泵的轉速選用
螺桿泵的流量與轉速成線性關系，相對于低轉速的螺桿泵，高轉速的螺桿泵雖能增加了流量和揚程，但功率明顯增大，高轉速加速了轉子與定子間的磨耗，必定使螺桿泵過早失效，而且高轉速螺桿泵的定轉子長度很短，極易磨損，因而縮短了螺桿泵的使用壽命。
通過減速機構或無級調速機構來降低轉速，使其轉速保持在每分三百轉以下較為合理的范圍內，與高速運轉的螺桿泵相比，使用壽命能延長幾倍。
二、螺桿泵的品質
螺桿泵的種類較多，相對而言，進口的螺桿泵設計合理，材質精良，但價格較高，服務方面有的不到位，配件價格高，訂貨周期長，可能影響生產的正常運行。
國內生產的大都仿制進口產品，產品質量良莠不齊，在選用國內生產的產品時，在考慮其性價比的時候，選用低轉速，長導程，傳動量部件材質優良，額定壽命長的產品。
三、確保雜物不進入泵體
濕污泥中混入的固體雜物會對螺桿泵的橡膠材質定子造成損壞，所以確保雜物不進入泵的腔體是很重要的，很多污水廠在泵前加裝了粉碎機，也有的安裝格柵裝置或濾網，阻擋雜物進入螺桿泵，對于格柵應及時清撈以免造成堵塞。
四、避免斷料
螺桿泵決不允許在斷料的情形下運轉，一經發生，橡膠定子由于干摩擦，瞬間產生高溫而燒壞，所以，粉碎機完好，格柵暢通是螺桿泵正常運轉的必要條件之一，為此，有些螺桿泵還在泵身上安裝了斷料停機裝置，當發生斷料時，由于螺桿泵其有自吸功能的特性，腔體內會產生真空，真空裝置會使螺桿泵停止運轉。
五、保持恒定的出口壓力
螺桿泵是一種容積式回轉泵，當出口端受阻以后，壓力會逐漸升高，以至于超過預定的壓力值。此時電機負荷急劇增加。傳動機械相關零件的負載也會超出設計值，嚴重時會發生電機燒毀、傳動零件斷裂。為了避免螺桿泵損壞，一般會在螺桿泵出口處會安裝回油閥，用以穩定出口壓力，保持泵的正常運轉。
