新一代WQ型潜水排污泵设计.pdf

团 城建 水I 业通甬机械 强 一 j i ri i 上海东方泵业 集团 有限公司 2 0 1 9 0 6 易晓荣 摘要l 成功开发出新一代w Q 型潜水排污泵 从近两年用户的使用情况来看 其结构合理 可靠性 高 性能优秀 用户反映良好 关键词 新一代w Q 型潜水排污泵开发成功 一 前言 潜水排污泵广泛应用于城市给排水 建筑工地排 水 工厂 矿山 宾馆 医院 住宅区污水废水排放以 及农田灌溉 水利工程提水 污水处理和养殖业的液肥 处理等行业 可用于排送带固体颗粒及各种长纤维的污 水 废水 雨水和城市生活用水 在人们的生活和国民 经济的生产中发挥着极其重要的作用 上海东方泵业 集团 有限公司生产W Q 型潜水排 污泵已有十多年的历史 其产品型谱基本覆盖市场的相 应需求 年产值已达到了几千万元人民币 产品的质量 也大有提高 通过这些年的生产 销售 使用情况 在第一代W Q 型潜水排污泵的基础上 本着 提高可靠 性 优化外观 降低成本 确保性能 的指导思想 成 功开发了新一代W Q 型潜水排污泵 流量6 48 0 0 m 3 h 扬程4 6 5 m 二 电动机部分设计特点 W Q 型潜水排污泵是由潜水电动机和泵两大部分同 轴组成 电动机的可靠性和泵的通过能力是该类泵设 计 计的关键 提高零部件的通用化率是结构设计的重要思 想 1 电磁结构部分第一代排污泵电动机电磁部 分主要借用Y 2 系列的电动机 通过十多年的生产和使 用并结合其特点 对新一代排污泵电动机电磁设计作 了调整 将原9 0 5 N 1 0 0 机座号合并成9 0 机座号 原1 1 2 5 H 1 3 2 机座号合并成1 1 2 机座号 原1 6 0 N 1 8 0 机座号合并 成1 6 0 机座号 原2 0 0 和2 2 5 机座号合并成2 0 0 机座号 2 5 0 2 8 0 3 1 5 和3 5 5 机座号中部分功率等级提前一个机 座号 这样 整机不仅因电动机细长而美观 还使零部 件的通用性增强 同时 由于潜水电动机的冷却效果比 较好 电动机的耗材比一般电动机耗材要少一点 温升 比一般电动机要低一些 由此可见 新一代排污泵的生 产成本有所下降 2 电动机结构部分新一代潜水排污泵分小 中 大三种结构 即调整后的8 0 9 0 11 2 机座号为小 型结构 如图1 所示 1 6 0 2 0 0 机座号为中型结构 如 图2 所示 2 5 0 2 8 0 3 1 5 3 5 5 为大型结构 如图3 所 示 潜水泵的质量与潜水电动机的质量息息相关 由 于电泵潜入水下工作 因此 潜水电缆的密封及电缆进 线密封质量 将直接关系到潜水电动机的质量及性能 为此 采用了潜水电动机实用新型密封电缆及电缆进线 密封 如图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 图1 小型结构 1 整体铸义电缆2 接线盒盖3 8 车自承4 l u 1 4 O 形密封幽 5 子弹形公母接线端子6 电动机定子7 电动机转子9 油水探头 1 1 机械密封1 2 连接座1 3 泵盖1 5 叶轮1 6 泵体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 区 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 旷冀 蘑 E 霸 黟少1 6 孑 媚 黔 斟蜀 蛙 眺 l 心型 图2 中型结构 1 起吊装置2 整体铸头电缆3 接线盒盖4 8 1 5 1 9 0 形密封圈 5 上端盖6 接线板7 1 4 液位控制器9 1 3 轴承1 0 电动机定子 11 电动机转子1 2 水冷外套1 6 机械密封1 7 连接座1 8 泵盖 2 0 叶轮2 1 泵体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 图3 大型结构 1 起吊装置2 整体铸头电缆3 接线盒盖4 8 1 5 1 9 0 形密封圈 5 上端盖6 接线板7 液位控制器9 1 3 轴承1 0 电动机定子 11 电动机转子1 2 水冷外套1 4 油水探头1 6 连接座1 7 机械密封 1 8 肿轮1 9 泵体2 0 泵座 3 4 图4 实用新型密封电缆及电缆进线密封 1 导线2 5 标准Y Z 或Y C W 电缆部分3 橡胶铸头4 进线密封 麓 扰融曰觚慧五锄水舢 懈彦 城趣 这种密封形式可保证 1 当电缆外护套或线芯绝缘层破损 水不会通过 导线间的间隙或线芯导体间的间隙 进入电动机接线 腔 电动机腔 2 当电缆与进线密封间密封不严 水同样不会进 入电动机接线腔 机械密封是潜水泵非常主要的一环 采用两个独 立的单端面机械密封串联内装式安装 密封摩擦副很容 易被油室中的油润滑 采用特殊螺旋槽或小缝隙结构阻 止固体颗粒向泵侧机械密封沉积 保证其工作稳定 相 比之下 泵侧的机械密封工作条件比较差 即使泵侧机 械密封失效 通过漏水保护系统 电动机腔也不会进 水 这避免了用一套双端面密封时 泵侧密封端面失效 从而引起整个密封失效 致使电动机腔进水的后果 电 动机保护系统是应对电动机工作异常的保障系统 小型 结构设有两组保护 电动机温控 漏水保护 大中型 结构中都设有五组保护 上液位控制器 下液位控制 器 电动机温控 轴承温控和漏水保护 保证水泵安 全运行 小型结构引出线与电缆采用可拔式子弹形公母 端子连接 这样电动机的出线结构大大简化 同时装配 方便 省时 省力 该种结构泵月产量几千台 节约的 成本不可小视 三 泵部分设计特点 叶轮主要采用双流道或混流式形式 其中多数采 用双流道式 少许3 5 0 r a m 口径 4 0 0 m m 口径采用混流 式 5 0 0 m m1 3 径及以上均采用混流式 对于中小1 3 径 的泵 若采用叶片式叶轮 其流道比较狭窄 容易堵 塞 而双流道叶轮的单个流道最小面积大致等于叶轮进 1 3 面积的一半 叶轮流道比叶片式的宽 且几何形状成 椭圆形或近似为圆形 所以具有较好的通过能力 同时 由于它的结构对称 因而运行平稳 噪声低 从通过能 力 可靠性 工艺性及效率指标等因素考虑 双流道是 比较好的选择 与双流道叶轮匹配的泵体 仍采用螺旋形压出 室 5 0 m m f 1 3 6 5 m m1 3 径采用矩形断面 其他1 3 径采用 梯形断面 其设计方法与普通螺旋形压出室基本相同 只是基圆直径 隔舌起始角 断面面积比一般离心泵要 大一些 1 双流道式叶轮的水力部分设计 1 叶轮主要几何参数的确定叶轮轴面图的表 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 达方式如图5 所示 叶轮平面图表达方式如图6 所示 通 过对第一代潜水排污泵优秀水力图的研究和对引进水力 图的归纳总结 得出了如下各设计系数 图5 叶轮轴面 磊 I 熟2 蛏婴 图6 叶轮平面 1 内流道2 流道中线3 出1 3 边4 外流道 1 叶轮进1 3 直径D j D j 如 Q n 3 1 式中9 一流量 单位为m 3 s 九 转速 单位为r m in i 取3 6 4 2 主要考虑效率 2 叶轮出口宽度b 如 D 2 式中凰 0 5 5 0 7 5 结合所规定输送的最大颗粒 直径和单个流道出1 3 断面面积大致等于叶 轮进1 3 面积的一半来确定 3 叶轮外径D 2 D Q n m 3 2 1 0 0 1 n m 4 式中 l 比转速 2 9 5 1 3 5 比转数n 小时 取大值 比 转速 大时 岛 取小值 4 前盖板极半径0 取8 5 8 9 多为8 7 后 G M 鼍用肌 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 盖板极半径0 取9 0 5 叶轮前盖板的圆弧半尺 与叶轮进口直径D j 的比 值与比转速的关系 叶轮后盖板的圆弧半R 与叶轮外径 D 的比值与比转速的关系见表1 表1比值与比转速的关系 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 叶轮平面图流道中线 见图6 的形状直接决 定了内 外流道的形状 对泵的性能有很多影响 此次 设计主要采用了变异的阿基米德螺旋线 其表达式为 r 口0 5 式中r 一极半径 单位为m 0 极半径 单位为 口 常数 口 0 5 D 2 I 旷 包角y 与比转数n 有 关 按图7 选取 m 系数 与比转数n 有关 按图7 选取 o 鲁 姬 圈 比转运n s 图7 包角 系数与比转数的关系 7 双流道叶轮的两流道为两对称的空间椭圆 或 圆形 锥管 其面积变化规律如图8 所示 横坐标为轴 面流道线0 点至l J 0 7 点的曲线长度 纵坐标为流道断面面 积 圆弧尺为0 到0 7 点的断面面积变化曲线 2 泵体水力几何参数的确定 1 双流道潜水排污泵用于输送污水污物的场合 为了保证长纤维 大颗粒固相物通过 隔舌间隙通常取 7 21 黎慧 徘期 得比较大 基圆直径D 3 1 1 1 2 D 2 涡室进口宽度b b 3 b 2 2 6 5 1 0 式中扣叶轮盖板厚度 单位为m m 3 考虑到污水泵的通过能力隔舌起始角缈 一般取 得较大 其取值与比转速有关 按表2 选取 表2 与比转速的关系 以s 3 0 0 妒0 2 8 3 23 2 3 53 5 3 83 8 4 3 4 涡室断面平均流速 K 蜗 2 9 H m 式中卜 0 6 0 9 比转速 l 低时取小值 比转速n 高时取大值 配 按图9 选取 卜扬程 单位为m O 7 O 6 过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 比转速 图9 岛与比转速的关系 由此可计算出喉部面积 再根据泵体出I 1I 1 径 扩散管的扩散角 一般为7 1 3 以及结构尺寸 可确定扩散管的各尺寸 四 结语 通过近两年的生