一、 潛水泵排沙，需要安全閥
理論上不存在“絕對”。那么潛水電動機“絕對”不進水也不存在。
幾十年跟蹤觀察發(fā)現(xiàn)，使用3個月的潛水泵，它的干式潛水電動機體內(nèi)，個個都有水，小型潛水泵一般有水重量約25～50克，略大一些的有水重量約50～100克。無一例外。顯然，這不是傳統(tǒng)教科書說的“結(jié)露水”，而是越過一道一道密封，進入電動機體內(nèi)的水。
由于現(xiàn)場的排沙濃度時高時低，很難控制，經(jīng)常會發(fā)生電動機過載，繞組會劇烈發(fā)熱的現(xiàn)象，電動機內(nèi)腔相當(dāng)于安裝了電熱爐。
這時，電動機外殼之內(nèi)若已經(jīng)進水，電熱爐實際已經(jīng)變成一臺電加熱鍋爐。
潛水電動機的封閉外殼，一般規(guī)定承受靜壓1MPa, 屬于壓力容器。潛水電動機外殼以及轉(zhuǎn)子軸與軸孔，都裝有密封件，這樣就可以使電加熱爐內(nèi)的水蒸氣憋足壓力。
水、熱源、封閉容器 “三要素”齊備，即生成高壓蒸氣的條件齊備，卻沒有依據(jù)熱力學(xué)原理，沒有借鑒鍋爐預(yù)****炸的關(guān)鍵設(shè)計方案，缺少泄壓安全閥。
由此，我們找到了預(yù)****炸的方法—給潛水泵增添潛水泵專用安全閥
—只有一節(jié)手指大小的零件。 我們在八年中應(yīng)用安全閥的實踐證明，這種安全閥結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，完全能夠防止?jié)撍帽ā?/span>
二、 排沙與電動機“大量進水”
當(dāng)排水管沒有安裝控制閥門，或者開泵后過于快速打開閥門，新泵管道內(nèi)空空無水，剛開泵的瞬間，會導(dǎo)致猛然出現(xiàn)最大極限流量，引起泵底部的水流高速涌動，會攪起泵底部大粒徑的沙粒與碎石，然后大量高速涌入泵內(nèi)。這種密集的大粒徑沙粒與碎石在擁擠過程中，所通過的過流截面在不斷縮小，到了葉輪6個葉片的吸入口處，過流截面最小。這時，恰巧有幾個大粒徑的沙粒與碎石堵死葉輪6個葉片吸入口之中的一個(注意，不是堵塞所有的葉片吸入口)，就會破壞動平衡，就會發(fā)生大振動，這會使機械密封暫時失效(注意，是暫時失效)，導(dǎo)致電動機大量進水。停泵后，堵塞解除，機械密封又恢復(fù)正常，潛水泵完好無損，但是電動機體內(nèi)已經(jīng)進水，已經(jīng)為產(chǎn)生水蒸氣做好了必要的物質(zhì)儲備。
因此，排濃沙與碎石，操作不慎，潛水泵的電動機能夠大量進水的幾率較高，這在目前國內(nèi)所有煤礦現(xiàn)場都可以得到證實。
三、潛水泵排沙濃度與電動機繞組溫度
如果沒有安全閥，盲目提高電磁線溫度等級，如180℃、200℃，甚至240℃，潛水電動機爆炸的幾率會更高。這是因為繞組溫度越來越高，就會為產(chǎn)生飽和蒸汽提供更高溫度，更充足熱源，會導(dǎo)致蒸氣壓力越來越高，反而提高了爆炸風(fēng)險。
—若沒有安全閥，切不可單純采用提高電磁線溫度等級的方法。
在現(xiàn)場，一旦排沙濃度過高，繞組便會發(fā)熱超限，電磁線會迅速老化。泥沙排光之后，由于“過載受傷”，電動機的熱負(fù)荷能力會大大降低，往往是在過后排清水時，繞組短路擊穿，引起電動機爆炸。正是這種在清水中的爆炸假象，迷惑了人們，多少年來，遲遲不能找出潛水泵爆炸的原因。
四、潛水泵要想排泥沙，配套技術(shù)必須創(chuàng)新。
1.潛水泵整體結(jié)構(gòu)，需要創(chuàng)新技術(shù)。
應(yīng)對電動機進水辦法是，在電動機底部最低處，增加一個或多個儲水室，用來收集并且儲存已經(jīng)進入電動機內(nèi)的水，還要讓水泵全部流量水從儲水室的外壁流過，達到對進入儲水室內(nèi)的水進行強制冷卻的目的。這樣，即使電動機進水，也不會因繞組發(fā)熱而生成高壓水蒸氣。
另外，還可以在不拆開電動機的情況下，用放水孔把儲水室內(nèi)的水排出體外。電動機體內(nèi)殘留的水所產(chǎn)生的水蒸氣壓力，可通過安全閥自動泄壓。
2. 材料工藝，需要創(chuàng)新技術(shù)。
假如機座用鋼板焊接，那么，潛水泵爆炸的部位，一般是灰鑄鐵制造的電動機上端蓋。會被炸碎、炸飛。
單級潛水泵用電動機的雙層過水外殼，一般規(guī)定承受1MPa靜壓。
多級潛水泵用電動機的雙層過水外殼，一般規(guī)定承受2.5～11MPa靜壓。
因此，有雙層過水外殼的電動機端蓋同樣屬于承壓的壓力容器。但是，如果未遵照壓力容器的設(shè)計規(guī)范，違反了“壓力容器禁止使用鑄鐵制造”的強制性規(guī)定，甚至用普通灰鑄鐵制造電動機端蓋，必然要出大錯。
警告：要想排泥沙，潛水泵用電動機的機座與端蓋，嚴(yán)禁用灰鑄鐵制造。
3.機械密封型式，需要創(chuàng)新技術(shù)。
一般情況下，潛水泵用電動機腔內(nèi)壓力升高，會使機械密封單側(cè)壓力超過額定值，會導(dǎo)致機械密封端面因“比壓”過大而發(fā)熱“結(jié)碳”，這時會因供油的油路被阻斷而更加急劇發(fā)熱，推波助瀾，會促使電動機爆炸事故提前發(fā)生。事后，會發(fā)現(xiàn)，機械密封的端面結(jié)碳、發(fā)黑、脆裂碎斷。
解決辦法：應(yīng)當(dāng)采用創(chuàng)新技術(shù)的機械密封，這是一種****新產(chǎn)品，是排沙密封的關(guān)鍵一環(huán)。
4. 個別廠家的潛水泵產(chǎn)品，偌大一件設(shè)備，外殼承受巨大拉力的螺栓，只是6～8顆小螺栓，被戲稱“最可怕的潛水泵”。這也是潛水泵爆炸的原因之一。一般設(shè)計計算，單純做機械強度計算，應(yīng)當(dāng)沒問題。但是，沒有把《熱力學(xué)》的水蒸氣壓力的動態(tài)因素考慮進去，就會為發(fā)生意想不到的爆炸事故留下隱患。
5. 潛水泵用電動機的抗過載能力、抗堵轉(zhuǎn)能力應(yīng)當(dāng)能夠適應(yīng)排泥沙的要求。我們的經(jīng)驗是，在額定功率之外，電動機自身一般還要有1.3～1.5倍的功率富裕系數(shù)。其中2.2千瓦以及小于2.2.千瓦的電動機要有不小于2倍的功率富裕系數(shù)。這樣雖然造價偏高，但是，可以大大減少故障率，不會頻繁地影響現(xiàn)場的采煤與掘進的進度。
五、潛水泵排沙與熱力學(xué)原理
我們研究所的研究成果有一個重要發(fā)現(xiàn)：潛水泵專用的干式電動機的設(shè)計需要采用熱力學(xué)原理，特別是需要掌握熱力學(xué)中的飽和蒸汽與過熱蒸汽對潛水電動機外殼的影響。
通常，煤礦用隔爆型潛水電動機的外殼強度，一般規(guī)定承受靜壓1MPa。
如果潛水泵用電動機內(nèi)已經(jīng)進水，而且有足夠多的水，那么，熱力學(xué)告訴我們，在封閉容器內(nèi)，足夠多的水在高溫下會成為飽和蒸汽，溫度與飽和蒸汽的壓力有準(zhǔn)確的一一對應(yīng)關(guān)系。
以下是處在不同溫度下，潛水泵電動機體內(nèi)的飽和蒸汽壓力的對比與分析。
例如:
泵A，溫度160℃，飽和蒸汽壓力0.6MPa。這時潛水電動機外殼安全。
泵B，溫度180℃，飽和蒸汽壓力1.0MPa。達到潛水電動機外殼規(guī)定值。
泵C，溫度200℃，飽和蒸汽壓力1.5MPa。這時電動機外殼以及連接螺栓都已大大超出設(shè)計強度規(guī)定。
泵D，溫度220℃，飽和蒸汽壓力2.3MPa。這時潛水電動機若爆炸，就不再是個別意外現(xiàn)象了。
泵E，溫度240℃，飽和蒸汽壓力3.3MPa。即使是特制的高強度外殼，也岌岌可危。
泵F，溫度260℃，飽和蒸汽壓力4.7MPa。這一溫度開始轉(zhuǎn)子鐵心表面變黑。
……
泵F的溫度比泵B的溫度只增加了80℃，但壓力卻增加4.7倍—溫差較小，但飽和蒸汽壓力值卻驚人地快速攀升。
當(dāng)溫度280℃，飽和蒸汽壓力6.4MPa。這時是轉(zhuǎn)子鐵心表面完全變黑的溫度。
當(dāng)溫度300℃，飽和蒸汽壓力8.6MPa�！�。
燒毀的電動機的機殼內(nèi)一般都留有高溫熔化后又重新凝結(jié)的銅塊、鋁塊、鐵渣，電弧放電的溫度會使金屬熔化。因此，如果沒有安全閥，即便是高壓鍋爐，其設(shè)計強度非常高，但是，照樣無法抵御無止境升高的飽和蒸汽壓力。
另外，《熱力學(xué)》中的過熱蒸汽與飽和蒸汽一樣，同樣會引起潛水電動機的內(nèi)腔壓力增高。在足夠的高溫下，水量不足，在水蒸氣沒有達到飽和的情況下，過熱蒸汽同樣也會引起潛水泵爆炸。
潛水泵爆炸與鍋爐爆炸一樣，歷史上也不知發(fā)生過多少次，才讓人們認(rèn)識了水蒸氣的巨大力量，才讓人們看到安全閥的巨大作用。
我們自從安裝了潛水泵安全閥，潛水泵爆炸事故就從沒有發(fā)生過。
以上對溫度與高壓蒸汽的對比與分析，目的在于為揭示潛水泵的干式潛水電動機爆炸原因提供熱力學(xué)實驗依據(jù)，為潛水泵必須有安全閥提供可靠依據(jù)。
早在改革開放之前，潛水泵行業(yè)內(nèi)部就有一個對外不公開的重大秘密—排沙之后，潛水泵會爆炸。這是半個多世紀(jì)以來的世界性難題。
本研究所經(jīng)過十多年的探索，想盡辦法應(yīng)對潛水泵爆炸。最終破解了潛水泵的排沙爆炸難題，找到防治方法，在金屬礦山各種最惡劣的環(huán)境下實踐了八年，證明安全可靠，值得向全行業(yè)推廣。 .