潛水電泵的典型結構分析與工程應用

1、潛水電泵的典型結構分析與工程應用論文摘要:潛水電泵則是一種泵與電機合二為一的特殊的輸送液體的機械,顧名思義,機電一體潛入水中工作.它結構簡單,使用方便.隨著材料科學、密封技術、控制和保護技術的發(fā)展以及冷熱加工工藝水平的提高,潛水電泵得到了飛速發(fā)展。THE TYPICAL STRUCTURE ANALYSIS AND ENGINEERING APPLICATION OF SUBMERSIBLE PUMPSShi Weidong(Jiangsu University of Science and Technology,Zhengjiang,212013 ABSTRACT The author re

2、views the development general situation and analysis the typicalstructure of submersible pump at home and abroad,introduces the struct ure shapes ofimpeller.types and engineering application at abroad.It is characterized by a great variety and ina novel design.it can be used for reference at home.KE

3、Y WORDS submersible pump,general situation,impeller structure analysis application引言潛水電泵則是一種泵與電機合二為一的特殊的輸送液體的機械,顧名思義,機電一體潛入水中工作.它結構簡單,使用方便.隨著材料科學、密封技術、控制和保護技術的發(fā)展以及冷熱加工工藝水平的提高,潛水電泵得到了飛速發(fā)展。1904年,美國的布隆*杰克遜(Byron Jackson公司第一個成功地設計、制造了臥式連接的潛水電泵和潛水電機,這就是現(xiàn)代潛水電泵的“祖先”.1928年,該公司發(fā)明了直接連接的立式潛水電泵,這是現(xiàn)代深井潛水電泵的最初形式.

4、可見,潛水電泵的發(fā)展已經有了60多年的歷史了。瑞典的飛力(Sterbery Flygt公司,1948年首次研制成功了世界上第一臺給排水用的淺水(或稱作業(yè)面潛水電泵,從根本上簡化了泵的型式,改革了建筑基坑和礦井等的排水設備,并很快在全世界范圍內獲得成功.1956年,Flygt公司生產出了排放污水用的潛水泵,使污水泵站的成本大約減少一半.此外,Flygt公司還解決了一系列疑難問題,開發(fā)的各種特殊的潛水泵可以用來抽吸含有固體顆粒的磨蝕性液體、粘性溶液和腐蝕性液體等.近年來,Flygt公司在泵的結構上已取得了很大進展,并發(fā)展了四個系列:抽送含小顆粒磨蝕液體的2000系列、抽送民用和工業(yè)廢水的3000系

5、列大流量污水潛水泵、抽送清水的5000系列、具有大流量中等揚程螺旋(軸流式的7000系列。到了60年代,美國、英國、德國、法國、芬蘭、日本等國也都大批量生產作業(yè)面潛水電泵.尤其是日本(如日立、鶴見等公司已實現(xiàn)了建筑設備用和工程用潛水電泵的標準化和系列化,無論在結構設計、材料選用和自動控制等方面都取得了新的成就。我國于1958年由上海人民電機廠開始生產7kW的作業(yè)面潛水電泵,揭開了我國潛水電泵生產的序幕,經過30多年的發(fā)展,目前已經取得了較大的成績.已先后生產出了QY、QS、QX、QDX(單相型系列的小型潛水電泵.年產量約15 0萬臺.80年代后期以來又發(fā)展了QW型污水潛水電泵.QZ型潛水軸流泵

6、和Q H型潛水混流泵等.年產量約8萬臺.江蘇理工大學流體機械研究所與揚州市亞太特種水泵廠等工廠合作,系統(tǒng)地研究了污水潛水電泵,先后承擔了三項省、部級科研課題.試驗研究了泵內的流動狀態(tài)、葉的結構型式、幾何參數(shù)對泵特性的影響等.從而掌握了各種無堵塞污水潛水電泵的設計理論和方法,在改善無堵塞泵的性能方面積累了豐富的經驗,并先后四次榮獲國家及省、部級科技進步獎,同時還被國家科委列為國家級科技成果重點推廣計劃項目。1國內外潛水電泵典型結構分析1.1國外潛水電泵典型結構分析Flygt公司是世界上最大的生產潛水電泵的廠家,擁有最齊全的潛水泵系列.其產品設新穎,組件系統(tǒng)標準化,設備現(xiàn)代化.現(xiàn)選其中一種典型結構

7、予以分析。Flygt公司典型的C泵結構,主要特點如下。(1 電機的電纜必須是能夠經受介質侵蝕的,電纜可以采用撓性金屬軟管保護。(2 定子絕緣等級F(155.按照標準,電機定子內裝入過載保護器。(3 功率在9kW以上時裝有冷卻系統(tǒng),葉輪的背葉片使冷卻水環(huán)繞定子室循環(huán).也可采用獨立的冷卻系統(tǒng),外圍的冷卻套與蝸殼不相通,直接由外部引進冷卻水.當泵抽送的液體溫度會升高或者有可能干運行的情況下,采取這種冷卻系統(tǒng)特別有效。(4 在電機與水力部件之間裝有雙層機械密封,以防止液體進入電機腔.通常上層是石墨/碳化鎢,下層碳化鎢/碳化鎢.另外,密封材料除碳化鎢以外,也可采用氧化鋁或碳化硅。(5 根據(jù)不同的用途,采

8、用不同的葉輪結構型式.圖示葉輪具有大的通道面積,可以通過大的顆粒和纏繞物,減小堵塞危險。(6 在泵葉輪和泵體之間裝有可更換的密封環(huán),以保持泵以最佳效率運行.大型泵裝有兩組密封環(huán)。1.2國內潛水泵典型結構分析揚州亞太特種水泵廠是目前國內生產潛水電泵的最大廠家,其產品已成功地應用于上海寶鋼、大慶油田、北京新客站等國家大型重點工程,大量替代引進產品.同時,其開發(fā)產品已打入國際市場。由江蘇理工大學流體機械研究所設計、揚州亞太特種水泵廠生產的QW型污水潛水電泵的典型結構,其主要特點如下。(1 功率在30kW以上的潛水泵.接線腔內設有漏水檢測探頭,當電纜斷裂或其它原因漏水時,探頭發(fā)出信號,控制系統(tǒng)對泵實施

9、保護。(2 電機定子采用F級絕緣(155,并設計成細而長的圓柱體,內裝過熱載保護器。(3 功率在15kW以上時,各泵均裝有自備冷卻系統(tǒng),葉輪的背葉片使渦室內的水流入定子室外圍循環(huán)冷卻,能夠保證水泵在水池的最低水位或抽干的情況下正常運轉。(4 電機腔下端裝有漏水檢測器浮子開關,當水進入電機腔時發(fā)出信號,控制系統(tǒng)對泵實施保護。(5 在電機與水力部件之間裝有雙層機械密封,以防止介質滲漏到油室內,上層、下層科學配對能保證水泵運轉安全、可靠.密封材料有碳化硅、碳化鎢、硬質合金副或超耐磨密封副。(6 油室內設有電極保護,當水進入油室時電極發(fā)出信號,由控制系統(tǒng)顯示,告知管理人員及時保養(yǎng)。同時,控制系統(tǒng)嚴密監(jiān)

10、視其滲漏情況。(7 獨特設計的葉輪,具有很大的通道,能夠通過大的物料及纖維等,減小堵塞、纏繞的危險。(8 在泵葉輪與蝸殼之間裝有可更換的密封環(huán),以保持泵以最佳效率運行。2國外潛水電泵的種類與工程應用隨著科學技術的不斷發(fā)展,國外的潛水電泵出現(xiàn)了不少新型的結構和種類,本文僅以Flygt公司生產的潛水電泵為例作一介紹.其品種繁多,設計新穎,對國內同行具有借鑒作用。表1Flygt公司潛水電泵的種類與工程應用名稱葉輪結構型式葉輪結構特點工程應用B泵開式或半開式葉輪,抗磨材料制造,附有可調節(jié)的導葉及濾網廣泛用于建筑工地、巖洞、港灣、工廠、艦船等給排水或水噴射等,可以抽送含磨料如粘土、砂、碎石、鉆屑等液體介

11、質等。移動式結構,放到水中便可起動,可滿足大流量、高揚程、有限空間或易爆環(huán)境等特殊要求。C泵無堵塞閉式流道式葉輪,具有好的可靠性和較高的效率。主要用于城市泵站和污水處理廠抽送污水和泥漿,工業(yè)流程中抽送冷卻水、廢水、腐蝕性介質等,工地和大型工廠連續(xù)排水等.非常適合抽送含長纖維的物質和大固體顆粒的介質。安裝在小型而簡單的泵站,可隱設在地下,泵可以快速而簡單地安裝在導軌或繩索上并下到泵坑。D泵旋流式葉輪廣泛用于工地、礦山、工業(yè)上抽送含長纖維、粘土、鉆屑、巖石碎片、污泥和腐蝕性介質的廢水,并可滿足易爆環(huán)境排水的要求。F泵開式葉輪并帶有S型切斷器,具有抽送、切削和混合功能.可靠性好,效率高。主要用于農業(yè)

12、上抽送液體糞,可以破碎干的固體,禾桿和其它長纖維物質,螺旋狀的葉輪入口可以使吸入的稠厚糞肥送入泵中,共有四種規(guī)格。結構緊湊,安裝在糞肥池中的導軌上,也可安裝在貯存池中,可與潛水攪拌器配合使用。G泵開式或閉式葉輪,有多個葉片主要用于地下室或其它領域地面排水,也可用于灌溉,可滿足小流量及適中揚程需要,適合于抽送清水或輕度污染的水,共有三種規(guī)格。結構緊湊,安裝簡單,只需將泵放于泵坑底部即可。H泵開式或閉式流道式葉輪,抗磨材料制造主要用于礦山、工地、巖洞、隧道和堤壩等地方抽送含有磨蝕性顆粒如鉆屑、砂、碎石等的液體,吸入端采用可調節(jié)的橡膠覆層,利于在高效點運行。L泵閉式流道式葉輪,與導葉相匹配,可靠性好

13、。廣泛用于城市、農業(yè)、艦船、工業(yè)等給排水,可滿足低揚程大流量需要,流量可達2000m3/h,適合于抽送清水或輕度污染的水,共有六種規(guī)格。安裝、維護簡單、采用無管路連接設計。M泵開式葉輪,入口處附有一個切碎裝置,由鉻合金與不銹鋼組成特別適用于壓力污水系統(tǒng),可以通過僅僅直徑為40mm的管子被輸送走。P泵可調葉片軸流式葉輪,具有高效節(jié)能的特點。主要用于農業(yè)、城市給排水及工業(yè)上抽送冷卻水等,并可用于控制內河水道系統(tǒng)。可滿足低揚程大流量的特殊需要,適合于抽送清水或輕度污染的水。結構緊湊而簡單,不要求特殊安裝,只需下落到殼座的突肩上即可。R泵多葉片閉式葉輪,用鑄鐵或不銹鋼鑄造,單側或雙側(雙吸進水。特別適合于農業(yè)噴灌和各種工業(yè)應用,如供清水、工藝流程用水、噴射和冷卻水等.可滿足高揚程大流量需要,流量達2000m3/h,揚程達110m,適合于抽送清水或輕度污染的水,有多種規(guī)格和結構型式。功能強,可靠性高,容