新一代WQ型潛水排污泵設(shè)計(jì).pdf

團(tuán) 城建 水I 業(yè)通甬機(jī)械 強(qiáng) 一 j i ri i 上海東方泵業(yè) 集團(tuán) 有限公司 2 0 1 9 0 6 易曉榮 摘要l 成功開發(fā)出新一代w Q 型潛水排污泵 從近兩年用戶的使用情況來看 其結(jié)構(gòu)合理 可靠性 高 性能優(yōu)秀 用戶反映良好 關(guān)鍵詞 新一代w Q 型潛水排污泵開發(fā)成功 一 前言 潛水排污泵廣泛應(yīng)用于城市給排水 建筑工地排 水 工廠 礦山 賓館 醫(yī)院 住宅區(qū)污水廢水排放以 及農(nóng)田灌溉 水利工程提水 污水處理和養(yǎng)殖業(yè)的液肥 處理等行業(yè) 可用于排送帶固體顆粒及各種長纖維的污 水 廢水 雨水和城市生活用水 在人們的生活和國民 經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)中發(fā)揮著極其重要的作用 上海東方泵業(yè) 集團(tuán) 有限公司生產(chǎn)W Q 型潛水排 污泵已有十多年的歷史 其產(chǎn)品型譜基本覆蓋市場(chǎng)的相 應(yīng)需求 年產(chǎn)值已達(dá)到了幾千萬元人民幣 產(chǎn)品的質(zhì)量 也大有提高 通過這些年的生產(chǎn) 銷售 使用情況 在第一代W Q 型潛水排污泵的基礎(chǔ)上 本著 提高可靠 性 優(yōu)化外觀 降低成本 確保性能 的指導(dǎo)思想 成 功開發(fā)了新一代W Q 型潛水排污泵 流量6 48 0 0 m 3 h 揚(yáng)程4 6 5 m 二 電動(dòng)機(jī)部分設(shè)計(jì)特點(diǎn) W Q 型潛水排污泵是由潛水電動(dòng)機(jī)和泵兩大部分同 軸組成 電動(dòng)機(jī)的可靠性和泵的通過能力是該類泵設(shè) 計(jì) 計(jì)的關(guān)鍵 提高零部件的通用化率是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要思 想 1 電磁結(jié)構(gòu)部分第一代排污泵電動(dòng)機(jī)電磁部 分主要借用Y 2 系列的電動(dòng)機(jī) 通過十多年的生產(chǎn)和使 用并結(jié)合其特點(diǎn) 對(duì)新一代排污泵電動(dòng)機(jī)電磁設(shè)計(jì)作 了調(diào)整 將原9 0 5 N 1 0 0 機(jī)座號(hào)合并成9 0 機(jī)座號(hào) 原1 1 2 5 H 1 3 2 機(jī)座號(hào)合并成1 1 2 機(jī)座號(hào) 原1 6 0 N 1 8 0 機(jī)座號(hào)合并 成1 6 0 機(jī)座號(hào) 原2 0 0 和2 2 5 機(jī)座號(hào)合并成2 0 0 機(jī)座號(hào) 2 5 0 2 8 0 3 1 5 和3 5 5 機(jī)座號(hào)中部分功率等級(jí)提前一個(gè)機(jī) 座號(hào) 這樣 整機(jī)不僅因電動(dòng)機(jī)細(xì)長而美觀 還使零部 件的通用性增強(qiáng) 同時(shí) 由于潛水電動(dòng)機(jī)的冷卻效果比 較好 電動(dòng)機(jī)的耗材比一般電動(dòng)機(jī)耗材要少一點(diǎn) 溫升 比一般電動(dòng)機(jī)要低一些 由此可見 新一代排污泵的生 產(chǎn)成本有所下降 2 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)部分新一代潛水排污泵分小 中 大三種結(jié)構(gòu) 即調(diào)整后的8 0 9 0 11 2 機(jī)座號(hào)為小 型結(jié)構(gòu) 如圖1 所示 1 6 0 2 0 0 機(jī)座號(hào)為中型結(jié)構(gòu) 如 圖2 所示 2 5 0 2 8 0 3 1 5 3 5 5 為大型結(jié)構(gòu) 如圖3 所 示 潛水泵的質(zhì)量與潛水電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量息息相關(guān) 由 于電泵潛入水下工作 因此 潛水電纜的密封及電纜進(jìn) 線密封質(zhì)量 將直接關(guān)系到潛水電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量及性能 為此 采用了潛水電動(dòng)機(jī)實(shí)用新型密封電纜及電纜進(jìn)線 密封 如圖4 所示 2 0 1 3 年黝黑 e t y 用j x c o in6 9 第2 期m w V 7 圖1 小型結(jié)構(gòu) 1 整體鑄義電纜2 接線盒蓋3 8 車自承4 l u 1 4 O 形密封幽 5 子彈形公母接線端子6 電動(dòng)機(jī)定子7 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子9 油水探頭 1 1 機(jī)械密封1 2 連接座1 3 泵蓋1 5 葉輪1 6 泵體1 7 泵座 箍 j 蕤 1 一 I 胡 r 一 胃 胃 勰艘勤蒯 u 一1 包懈塌一髓 l 區(qū) 一8 疆 幽 9 j l O 耍且2d 萋 11 l 蓉XX 1 2 1 3 L 1 4 r 逵剽 口盈 夕1 5 b 矗 u 曠冀 蘑 E 霸 黟少1 6 孑 媚 黔 斟蜀 蛙 眺 l 心型 圖2 中型結(jié)構(gòu) 1 起吊裝置2 整體鑄頭電纜3 接線盒蓋4 8 1 5 1 9 0 形密封圈 5 上端蓋6 接線板7 1 4 液位控制器9 1 3 軸承1 0 電動(dòng)機(jī)定子 11 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子1 2 水冷外套1 6 機(jī)械密封1 7 連接座1 8 泵蓋 2 0 葉輪2 1 泵體2 2 泵座 G M 薯用棚 W W W e 喇x c o r n 2 0 13 年第2 期 圖3 大型結(jié)構(gòu) 1 起吊裝置2 整體鑄頭電纜3 接線盒蓋4 8 1 5 1 9 0 形密封圈 5 上端蓋6 接線板7 液位控制器9 1 3 軸承1 0 電動(dòng)機(jī)定子 11 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子1 2 水冷外套1 4 油水探頭1 6 連接座1 7 機(jī)械密封 1 8 腫輪1 9 泵體2 0 泵座 3 4 圖4 實(shí)用新型密封電纜及電纜進(jìn)線密封 1 導(dǎo)線2 5 標(biāo)準(zhǔn)Y Z 或Y C W 電纜部分3 橡膠鑄頭4 進(jìn)線密封 麓 擾融曰觚慧五鋤水舢 懈彥 城趣 這種密封形式可保證 1 當(dāng)電纜外護(hù)套或線芯絕緣層破損 水不會(huì)通過 導(dǎo)線間的間隙或線芯導(dǎo)體間的間隙 進(jìn)入電動(dòng)機(jī)接線 腔 電動(dòng)機(jī)腔 2 當(dāng)電纜與進(jìn)線密封間密封不嚴(yán) 水同樣不會(huì)進(jìn) 入電動(dòng)機(jī)接線腔 機(jī)械密封是潛水泵非常主要的一環(huán) 采用兩個(gè)獨(dú) 立的單端面機(jī)械密封串聯(lián)內(nèi)裝式安裝 密封摩擦副很容 易被油室中的油潤滑 采用特殊螺旋槽或小縫隙結(jié)構(gòu)阻 止固體顆粒向泵側(cè)機(jī)械密封沉積 保證其工作穩(wěn)定 相 比之下 泵側(cè)的機(jī)械密封工作條件比較差 即使泵側(cè)機(jī) 械密封失效 通過漏水保護(hù)系統(tǒng) 電動(dòng)機(jī)腔也不會(huì)進(jìn) 水 這避免了用一套雙端面密封時(shí) 泵側(cè)密封端面失效 從而引起整個(gè)密封失效 致使電動(dòng)機(jī)腔進(jìn)水的后果 電 動(dòng)機(jī)保護(hù)系統(tǒng)是應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)工作異常的保障系統(tǒng) 小型 結(jié)構(gòu)設(shè)有兩組保護(hù) 電動(dòng)機(jī)溫控 漏水保護(hù) 大中型 結(jié)構(gòu)中都設(shè)有五組保護(hù) 上液位控制器 下液位控制 器 電動(dòng)機(jī)溫控 軸承溫控和漏水保護(hù) 保證水泵安 全運(yùn)行 小型結(jié)構(gòu)引出線與電纜采用可拔式子彈形公母 端子連接 這樣電動(dòng)機(jī)的出線結(jié)構(gòu)大大簡化 同時(shí)裝配 方便 省時(shí) 省力 該種結(jié)構(gòu)泵月產(chǎn)量幾千臺(tái) 節(jié)約的 成本不可小視 三 泵部分設(shè)計(jì)特點(diǎn) 葉輪主要采用雙流道或混流式形式 其中多數(shù)采 用雙流道式 少許3 5 0 r a m 口徑 4 0 0 m m 口徑采用混流 式 5 0 0 m m1 3 徑及以上均采用混流式 對(duì)于中小1 3 徑 的泵 若采用葉片式葉輪 其流道比較狹窄 容易堵 塞 而雙流道葉輪的單個(gè)流道最小面積大致等于葉輪進(jìn) 1 3 面積的一半 葉輪流道比葉片式的寬 且?guī)缀涡螤畛?橢圓形或近似為圓形 所以具有較好的通過能力 同時(shí) 由于它的結(jié)構(gòu)對(duì)稱 因而運(yùn)行平穩(wěn) 噪聲低 從通過能 力 可靠性 工藝性及效率指標(biāo)等因素考慮 雙流道是 比較好的選擇 與雙流道葉輪匹配的泵體 仍采用螺旋形壓出 室 5 0 m m f 1 3 6 5 m m1 3 徑采用矩形斷面 其他1 3 徑采用 梯形斷面 其設(shè)計(jì)方法與普通螺旋形壓出室基本相同 只是基圓直徑 隔舌起始角 斷面面積比一般離心泵要 大一些 1 雙流道式葉輪的水力部分設(shè)計(jì) 1 葉輪主要幾何參數(shù)的確定葉輪軸面圖的表 城罄 水工姻用祝耱G MI 6 Minc O C o n s r u c ia n W a t e r l d u s 刃 I 達(dá)方式如圖5 所示 葉輪平面圖表達(dá)方式如圖6 所示 通 過對(duì)第一代潛水排污泵優(yōu)秀水力圖的研究和對(duì)引進(jìn)水力 圖的歸納總結(jié) 得出了如下各設(shè)計(jì)系數(shù) 圖5 葉輪軸面 磊 I 熟2 蟶嬰 圖6 葉輪平面 1 內(nèi)流道2 流道中線3 出1 3 邊4 外流道 1 葉輪進(jìn)1 3 直徑D j D j 如 Q n 3 1 式中9 一流量 單位為m 3 s 九 轉(zhuǎn)速 單位為r m in i 取3 6 4 2 主要考慮效率 2 葉輪出口寬度b 如 D 2 式中凰 0 5 5 0 7 5 結(jié)合所規(guī)定輸送的最大顆粒 直徑和單個(gè)流道出1 3 斷面面積大致等于葉 輪進(jìn)1 3 面積的一半來確定 3 葉輪外徑D 2 D Q n m 3 2 1 0 0 1 n m 4 式中 l 比轉(zhuǎn)速 2 9 5 1 3 5 比轉(zhuǎn)數(shù)n 小時(shí) 取大值 比 轉(zhuǎn)速 大時(shí) 島 取小值 4 前蓋板極半徑0 取8 5 8 9 多為8 7 后 G M 鼉用肌 2 0 1 3 年第2 期 w w e 蜘x c o m G MinC it yC o n s t r u c t io n W a t e rI n d u s t r y 蓋板極半徑0 取9 0 5 葉輪前蓋板的圓弧半尺 與葉輪進(jìn)口直徑D j 的比 值與比轉(zhuǎn)速的關(guān)系 葉輪后蓋板的圓弧半R 與葉輪外徑 D 的比值與比轉(zhuǎn)速的關(guān)系見表1 表1比值與比轉(zhuǎn)速的關(guān)系 n 5 6 08 01 0 01 5 02 0 02 5 0 R l q 0 6 50 5 50 50 4 50 3 50 2 5 R D 2 0 3 50 40 4 5O 50 60 8 6 葉輪平面圖流道中線 見圖6 的形狀直接決 定了內(nèi) 外流道的形狀 對(duì)泵的性能有很多影響 此次 設(shè)計(jì)主要采用了變異的阿基米德螺旋線 其表達(dá)式為 r 口0 5 式中r 一極半徑 單位為m 0 極半徑 單位為 口 常數(shù) 口 0 5 D 2 I 曠 包角y 與比轉(zhuǎn)數(shù)n 有 關(guān) 按圖7 選取 m 系數(shù) 與比轉(zhuǎn)數(shù)n 有關(guān) 按圖7 選取 o 魯 姬 圈 比轉(zhuǎn)運(yùn)n s 圖7 包角 系數(shù)與比轉(zhuǎn)數(shù)的關(guān)系 7 雙流道葉輪的兩流道為兩對(duì)稱的空間橢圓 或 圓形 錐管 其面積變化規(guī)律如圖8 所示 橫坐標(biāo)為軸 面流道線0 點(diǎn)至l J 0 7 點(diǎn)的曲線長度 縱坐標(biāo)為流道斷面面 積 圓弧尺為0 到0 7 點(diǎn)的斷面面積變化曲線 2 泵體水力幾何參數(shù)的確定 1 雙流道潛水排污泵用于輸送污水污物的場(chǎng)合 為了保證長纖維 大顆粒固相物通過 隔舌間隙通常取 7 21 黎慧 徘期 得比較大 基圓直徑D 3 1 1 1 2 D 2 渦室進(jìn)口寬度b b 3 b 2 2 6 5 1 0 式中扣葉輪蓋板厚度 單位為m m 3 考慮到污水泵的通過能力隔舌起始角緲 一般取 得較大 其取值與比轉(zhuǎn)速有關(guān) 按表2 選取 表2 與比轉(zhuǎn)速的關(guān)系 以s 3 0 0 妒0 2 8 3 23 2 3 53 5 3 83 8 4 3 4 渦室斷面平均流速 K 蝸 2 9 H m 式中卜 0 6 0 9 比轉(zhuǎn)速 l 低時(shí)取小值 比轉(zhuǎn)速n 高時(shí)取大值 配 按圖9 選取 卜揚(yáng)程 單位為m O 7 O 6 過05 0 4 O 3 3 05 07 09 01 1 0 1 3 0 1 5 0 1 7 0 1 9 02 1 0 2 3 0 2 5 0 比轉(zhuǎn)速 圖9 島與比轉(zhuǎn)速的關(guān)系 由此可計(jì)算出喉部面積 再根據(jù)泵體出I 1I 1 徑 擴(kuò)散管的擴(kuò)散角 一般為7 1 3 以及結(jié)構(gòu)尺寸 可確定擴(kuò)散管的各尺寸 四 結(jié)語 通過近兩年的生