《环境保护产品技术要求单螺杆泵》

《环境保护产品技术要求 单螺杆泵》
（征求意见稿）
编 制 说 明
《环境保护产品技术要求 单螺杆泵》编制组
二〇〇九年
目 录
1 任务来源和编制过程 (1)
2 制定本标准的必要性 (1)
3 本标准主要技术内容及说明 (2)
4 与国外同类标准或技术法规的水平对比和分析 (7)
5 与现行法律、法规、规章、政策和标准的关系 (8)
6 实施本标准的管理措施、技术措施、实施方案建议 (9)
附表：国内外单螺杆泵参数对照表 (4)
1 任务来源
国家环境保护总局办公厅《关于开展2008年度国家环境保护标准制修订项目工作的通知》（环办函【2008】44号）下达计划《环境保护产品技术要求单螺杆泵》，项目序号353，统一编号1380。

本标准主要起草单位：中国环境保护产业协会（水污染治理委员会）、杭州兴龙泵业有限公司。

2 制定本标准的必要性
单螺杆泵在环保行业中应用日益广泛，主要用于以下场合：
（1）加药用泵：过去多用往复式柱塞泵或隔膜泵作加药用计量泵，因其阀门系统经常发生堵塞和整机寿命不长，已逐步被单螺杆泵所替代。

新工程已基本选用单螺杆泵。

（2）向各种压滤机输送含固量1～5%的污泥，进行机械脱水，单螺杆泵已成首选。

（3）由于脱水后的污泥仍有75～85%的含水量，仍可以由单螺杆泵进行输送。

在输送过程中不会造成二次污染，提升高度和输送距离的灵活性大，便于布置，此种输送方式正日益得到广泛应用。

用单螺杆泵输送脱水污泥，最远距离可达到500m，最高可达到50m，可以基本满足污泥外运干化的需要。

在输送距离超过20m时，其造价比无轴螺旋低。

如绍兴污水处理厂一期工程用2台GBN105-2A 单螺杆泵将脱水污泥直接送到约40m远的填埋场，提升高程为7m，输送量2×8m3/h。

已安全运行五年。

共输送脱水污泥近10万m3。

与汽车运输方案进行比较，单螺杆泵输送污泥为投资方节省设备投资26%（汽车运输的设备投资费用为66.9万元，单螺杆泵输送的设备投资费用为49.4万元）；节省年运行费用16%，（汽车运输的年运行费用为16.8万元，单螺杆泵输送的年运行费用为14.1万元）。

该厂在二期建设工程中，仍采用单螺杆泵输送脱水污泥。

皮带运输机由于是全敞开的，输送过程中污泥四处飞溅，造成严重的二次污染，此种方式理应予以淘汰。

（4）发电厂脱硫工程中输送石灰乳或石灰膏。

目前，污水处理工程中：小型厂配备3至5台，大型厂几十台至近百台，大型污水厂由于历史原因，多数使用进口产品，一些小型厂也仿效采用。

所以在目前污水处理行业中，进口单螺杆泵占了绝对多数，经过几年运行，这些泵都到了需要大修或更新的地步。

国内环保行业所用的单螺杆泵产品急需解决国产化的问题。

制定《单螺杆泵》标准，提高国产设备质量，替代进口产品以及对现有产品进行国产化改造已成当务之急。

3 单螺杆泵简介
3.1 单螺杆泵的工作原理
单螺杆泵是一种内啮合偏心回转的容积泵，泵的主要构件：一根单头螺旋的转子和一个通常用弹性材料制造的具有双关螺旋的定子。

单螺杆泵是靠空腔（即转子与定子间形成的一个个互不连通的封闭腔室）输送介质，当转子转动时，封闭空腔沿轴线方向由吸入端向排出端方向运移。

封闭腔在排出端消失，空腔内的介质也就随之由吸入端均匀地挤到排出端。

同时，又在吸入端重新形成新的低压空腔将介质吸入。

这样，封闭空腔不断地形成、运移和消失，介质便不断地充满、挤压和排出，从而实现对介质进行连续不断地输送。

附图1和附图2分别表示了两种不同型式的单螺杆泵。

附图1为B型（标准卧式结构/轴承架结构）单螺杆泵；附图2表示的结构即为标准4.2所述的J型（取消轴承架、由电机或减速器直接支承的直联式结构）单螺杆泵。

3.2 单螺杆泵的基本参数
3.2.1 泵的理论排量　
如图1所示，转子任一断面都是直径为D的圆，整个螺杆（定子）的形状可看成是由很多直径为D的极薄圆盘组成，这些圆盘的中心O1是以偏心距e绕定子本身的轴线O2-Z一边旋转一边按一定的螺距t（T/2）向前移动。

即圆盘圆心O1的轨迹是螺距为t（T/2）、偏心距为e的螺旋线。

　
定子的断面是由两个半径为D/2（等于螺杆断面半径）的半圆和两个长度为4e的直线段组成的长圆形，如图2所示。

定子的双线内螺旋面就是由上述断面
向前移动所形成的。

　
绕定子的轴线OZ旋转的同时，按一定的导程T=2t
图2 单螺杆泵的定子
转子在定子中的位置不同时，它们之间的接触点也就不同。

当转子断面在定子长圆形断面的两端时，转子和定子的接触为半圆弧线；而在定子的其它位置时，转子和定子仅有两点接触。

由于转子和定子是连续啮合的，这些接触点就构成了密封线，在定子的一个导程T 内便形成一个密封腔室。

这样，在沿单螺杆泵的全长上，定子内螺旋面与转子的螺旋面形成了一个个封闭腔室。

可见，单螺杆泵的长度至少为定子的一个导程，才能形成完整的密封腔。

　
单螺杆泵每转排量为: eDT q 4=
式中q ——单螺杆泵每转排量，m 3/d ；　
e ——转子的偏心距，m ；　
D ——转子截面的直径，m ；　
T ——定子的导程，m ；　
3.2.2 单螺杆泵的容积效率
泵的实际排量Q 与理论排量Q t 的比值，称为泵的容积效率，记作v η，用公式表示为：t
v Q Q =η。

泵的容积效率是一个排量系数，它与泵的扬程、转子与定子间配合的过盈量、转子的转速以及介质的粘度等参数有关，是一个多变量函数。

3.3 单螺杆泵的特点及应用
单螺杆泵主要适用于下列工况：
（1）输送高粘度介质：根据泵的大小不同可以输送粘度从37000-200000厘泊的介质。

（2）含有颗粒或纤维的介质：颗粒直径可以30mm（不超过转子偏心距）。

纤维长可以350mm（相当0.4倍转子的螺距）。

其含量一般可达介质的40%，当介质中的固体物为细微粉沫状时，可输送的最高含固量可达60%。

当要求输送压力稳定，介质固有结构不受破坏时，选用单螺杆泵输送最为理想。

与活塞泵离心泵、叶片泵、齿轮泵相比，单螺杆泵具有如下优点：
（1）能输送高固体含量的介质；
（2）流量均匀压力稳定，低转速时更为明显；
（3）流量与泵的转速成正比，因而具有良好的变量调节性；
（4）一泵多用，可以输送不同粘度的介质；
（5）泵的安装位置可以任意倾斜；
（6）适合输送敏性物品和易受离心力等破坏的物品；
（7）体积小，重量轻、噪声低，结构简单，维修方便。

由于单螺杆泵在结构和型式上的特点，广泛应用于多种工业领域输送介质。

包括：
化学工业：酸、碱、盐液，各种粘滞、糊状乳状化学浆液。

勘探采矿：各种钻探泥浆、采矿用水、浮先浆状物和浮液。

造船业：船底污水、污油、各种燃油淡水。

陶瓷工业：陶土、粘土、釉料。

能源工业：各种燃油、油煤浆、水煤浆、煤泥及核废料。

环保行业：污水、污油、淤泥、石灰浆液。

造纸业：各种纤维素纸浆、涂料、黑液。

医药、食品、化妆工业：各种粮浆果浆、淀粉糊、膏剂、母液、薯泥、酒及酒糟等。

4 本标准主要技术内容及说明
4.1 适用范围
在环保领域内，单螺杆泵主要应用于污水处理过程的加药、脱水前及脱水后污泥的输送、火电厂脱硫工程中石灰乳和石膏的输送。

本标准规定了其技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等要求，适用于输送含固率40％以下的含有固体颗粒及纤维介质的单螺杆泵。

4.2 规范性引用文件
本标准主要引用了单螺杆泵相关的国标和行标：如法兰，管件的参数，材质技术要求以及泵专业的试验方法和振动与噪声的测量各评介方法等，具体标准如下：
GB/T 9112 钢制管法兰 类型与参数
GB/T 9115.1 平面、凸面对焊钢制管法兰
GB/T 9119.1 板式平焊钢制管法兰
GB/T 9124 钢制管法兰技术条件
GB/T 17241.6 整体铸铁管法兰
GB/T 17241.7 铸铁管法兰技术条件
JB/T 6880.1 泵用灰铸铁件
JB/T 6880.2 泵用铸钢件
JB/T 8091－1998 螺杆泵试验方法
JB/T 8097-1999 泵的振动测量与评价方法
JB/T 8098 泵的噪声测量与评价方法
4.3 术语和定义
单螺杆泵是由一根刚性转子（螺杆）在弹性定子腔内绕偏心圆进行行星回转，从而连续不断将介质从一端输向另一端的泵。

4.4 分类与命名
本标准的分类与命名与JB/T 8644-2007《单螺杆泵》基本一致。

一般地，e≈0.18～0.2D。

当T≈4.8D～5D 时，称为标准导程，用G 表示；当T≈9.6D～10D 时，称为长导程，用L 表示；当T≈2.4D～2.5D 时，称为短导程，用D 表示。

这在单螺杆泵生产行业普遍认同。

单螺杆泵的型式主要有三种：标准卧式（轴承架结构），用B 表示；直联式，用J 表示；立式，用L 表示。

标准卧式和直联式单螺杆泵的示意图见附图1和附图2。

为表示单螺杆泵适用的输送介质，在型号中给与区别：N 表示输送高粘度介质；F 表示输送腐蚀性介质；无字母时表示输送无腐蚀性介质。

单螺杆泵的流量，国内外主要的生产企业大都以单螺杆泵的公称直径或规定转速下的流量表示。

例如，对于标准导程的单螺杆泵，由于e≈0.18～0.2D，T ≈4.8D～5D，故eDT q 4=≈4D，可见直径是流量的一个参数。

单螺杆泵的工作压力分为六级，级数由小到大对应的压力依次为0.6MPa 、
1.2MPa 、1.8MPa 、
2.4MPa 、
3.0MPa 及3.6MPa 。

单螺杆泵的每级（定子的一个导程）正常压力为0.6Mpa 。

这些参数和国内根据JB/T8644生产的G系列单螺杆泵以及国外产品基本一致。

4.5 基本要求
本标准所规定的单螺杆泵，最大实际工作流量可达300m3/h，较现在离心机所需流量大得多。

最高工作压力3.6MPa，可以满足输送脱水污泥的需要。

本标准主要根据国内污水处理厂广泛使用的以进口产品为主的单螺杆泵使用现状，对主要零部件材质加工和装配要求提出了具体要求，尤其对整机寿命（除易损件定、转子外），从环保实际需要出发，将其从JB/T 8644-2007的一年提高到二年。

4.5.1 轴封泄漏量
对于旋转轴来说，泄漏是绝对的，但必须控制在允许范围内，本标准采用JB/T8644-2007规定的泄漏量，与离心泵允许泄漏标准是一致的，并规定必须有回收装置式引流导出管接口，以确保泵房的场地清洁干净。

4.5.2 轴承温升
轴承温升按环境温度+工作温升考虑。

环境温度定为45℃，加上35℃工作温升，绝对温升为80℃与一般机械设备要求完全相同。

4.5.3 涂漆要求
按照JB/T4297泵产品涂漆要求执行，不另订标准。

4.5.4 材料和零部件的耐腐蚀性
由于加药泵和脱硫用泵的耐腐蚀要求较高，为了满足实际应用的要求，规定单螺杆泵的定子和转子材料应选用相应要求的耐腐蚀性材质。

输送污泥的单螺杆泵。

输送污泥的单螺杆泵，主要要求耐磨定子，一般用耐磨橡胶，转子用Cr12合金工具钢，经淬火处理，硬度可接近HRC60，采用合适转速条件下，定子寿命可达1年，转子寿命可达2年。

4.5.5 转速
转速对单螺杆泵、定子、转子的使用寿命具有很重要的影响，适当的转速可以在一定程度上延缓定子、转子的磨损，延长寿命。

本文规定“生产厂应根据实际工况，确定适当转速，保证单螺杆泵的整机寿命应达到2年以上，主要易损件定子、转子寿命不得低于6个月”。

一般地，建议单螺杆泵的使用转速为：加药泵中等转速，污泥泵和脱硫用输送石灰乳单螺杆泵中等偏低转速，干泥泵和石膏输送泵极低转速。

在这样条件下，达到1年小修，2年中修，4-5年大修是可能的。

4.6 技术要求
4.6.1 使用性能
单螺杆泵按大小分为微型、小型、中型、大型和特大型五类。

微型和小型通常用于加药，中型、大型一般用于向各种脱水机送泥，这种泵一般压力不高，通常在0.3-0.4MPa（配合板框式箱式压滤机的要1.2MPa）多数用直联式泵比较合适，而输送脱水污泥的泵，通常为大型泵、特大型泵在极低转速下工作，以提高其寿命，结构型式为轴承座式，满足受力需要。

压力至少1.2MPa，最高到4.8MPa。

4.6.2 振动
因单螺杆泵本身就是一个螺杆偏心旋转的振动源，泵越大，偏心距e和螺杆质量越大，振动值也越大，必须根据这个特点来规定其振动级别。

4.6.3 本标准规定了噪声值不超过76dB（A），这个噪声包括泵的噪声和拖动机
构噪声之和。

要求泵的定转子匹配准确，减速器齿轮要磨齿；需要调速的电机不能采用YCT电磁调速电机，这种电机能耗高、噪声大，无法达到低噪声要求。

4.7 试验方法
单螺杆泵的性能试验、振动试验和噪声测量分别按照JB/T 8091-1998、JB/T 8097-1999和JB/T 8098规定的方法进行试验；温升、轴封泄漏试验以及水压试验在本标准中单独进行了规定。

4.8 检验规则
具体规定了出厂检验和型式检验的项目、要求、试验方法和判定规则，明确提出流量超过下偏差和总效率达不到规定值的泵判定为不合格的要求。

4.9 标志、包装、运输与贮存
根据GB/T 13306和GB/T 13384的要求，以及产品本身的特点，对产品的标志、包装、运输与贮存进行规定。

5 与国外同类标准或技术法规的水平对比和分析
经查ISO没有单螺杆泵标准；现在国内有产品销售主要有德国Allweiler、Netzsch、Seepex、Vangen、Bornemam，法国Pcm，英国Mono，美国Moyno Robbins，意大利SYDEX等，德国厂家最多，但DIN没有单螺杆泵的标准。

上述各厂样本中无一例外没有指出采用什么标准，我们只能对这些厂商的产品样本中有关参数进行分析、比较，编写自己的标准。

国内外单螺杆泵参数对照见附表，对国内市场应用广泛的德国SEEPEX和NETZSCH两家企业的产品进行对比：
（1）参数已基本覆盖了上述二家企业产品，可以进行有条件互换和替代，根据我公司从2002年开始对杭州四堡污水处理厂6种规格39台，SEEPEX公司
单螺杆泵进行国产化改造，证明完全可以进行国产化替代；
（2）可靠性：绍兴污水处理厂一期工程2台GBN105-2泵，已安全运行了五年半，输送脱水污泥近10万方，除了更换过易损件定、转子外，泵体依然完好，而其2期工程选用进口单螺杆泵，运行二年左右，就因选型不当发生减速器轴承和齿轮早期损坏，可靠性还不如国产泵；
（3）对本省富阳，桐乡等县一级污水处理厂进行国产化改造，坏什么改什么，也很成功。

目前国内单螺杆泵生产企业有近百家，多数是小企业。

国内主要的大型生产企业有：
天津机械泵业集团，是国内螺杆泵生产龙头企业，产品包括单、双、三螺杆泵和船用离心泵，年销售额近2个亿，由于主要为军工及船用配套，单螺杆泵有G系列和引进的EH系列，但这部分产量已逐年减少。

2008年在总销售额中不到10%；
西安远东公司海星曲杆泵公司，中国螺杆泵行业专业委员会，副主任委员单位，专业生产QGB系列曲杆泵（单螺杆泵）与G系列基本一致。

2008年销售额约1800万；
重庆明珠机电设备有限公司，中国螺杆泵行业专业委员会成员单位，主要生产陈氏单螺杆泵，2008年销售额约2500万；
杭州兴龙泵业有限公司，中国螺杆泵行业专业委员会副主任委员单位，生产G，XL，XG三个全系列产品，2008年销售额5000万，是目前国内最大的单螺杆泵生产企业。

按照本标准，将会有1/3左右的国内企业的单螺杆泵产品能达到要求，1/3左右的国内企业通过努力，其产品可以达到要求，另外1/3左右的国内企业的单螺杆泵产品将被淘汰。

6 与现行法律、法规、规章、政策和标准的关系
机械行业标准JB/T 8644《单螺杆泵》已经修订完毕，于2007年公布。

本标准主要参数与JB/T 8644-2007是一致的，但针对环保使用工况，在以下四个方面更突出节能减排和减少污染的特点：
（1）可靠性指标整机寿命从一年提高到两年，主要易损件寿命也有所提高；
（2）通过对噪声指标进行规定，淘汰耗能高噪音大的配套电机：对于需要调节流量的，用YVP变频电机式，UDY手动无级变速电机，不再推荐YCT电磁调速电机，因后者不但噪声大，且不如YVP节能。

由于不再采用YCT电磁调速电机和对齿轮采取剃齿轮或磨齿工艺，泵的噪声可以从80dB（A）降到76dB （A）。

（3）泵的振动:由于单螺杆泵振动主要因素是泵的偏心，泵越大偏心越大，且此值大小与流量大小成正比。

而JB/T 8097主要适用于离心泵，故而本标准表
2按流量大小将泵分成四类，即微型、小型、中型三类，大型和特大型合并为一类，以此来替代JB/T 8097表2，使之能完全对应。

（4）流量与效率偏差：由于JB/T 8091对轴功率允许值规定范围过宽，如果出现流量下偏差而轴功率上偏差情况，泵的总效率将明显下降，既不能保证制造质量，更不利于节能，因而本标准规定，单螺杆泵流量超过下偏差，效率达不到规定值为不合格。

例如，某单螺杆泵流量为10m3/h、压力为0.6MPa，轴功率2.37kW时效率为68%。

当流量下偏差10%时为9m3/h，轴功率上偏差25%时为2.96kW，此时该单螺杆泵的效率只有50%，这样的泵明显是高能耗的，所以本标准在JB/T 8091的基础上对此进行了科学规定。

7 实施本标准的管理措施、技术措施、实施方案建议
达到本标准的产品，性能、寿命完全可以与当前国外同类产品相当，在一些污水处理厂使用和进行国产化改造中，可以取得良好的经济效益各社会效益。

但必须指出：一方面有不少企业产品与国外比还有很大差距，有的甚至还在生产早在国家公布第十七批节能产品时明确淘汰的60年代老产品，如何加强监管，促使这些企业提高产品质量；另一方面：相当用户还存在着不同程度的“崇洋”思想，总认为选用国外产品，即使出现问题也没有责任。

为了促进我国环保领域应用的单螺杆泵产品质量，规范单螺杆产品市场，建议充分发挥产品标准的积极作用。

附表：国内外单螺杆泵参数对照表
国内外单螺杆泵参数对照表 杭州兴龙德国）德国)英美
法德国
德国德国
杭州兴龙
定子
附图1 标准卧式（轴承座式）单螺杆泵
4
5
附图2 直联架式单螺杆泵。