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潜水泵厂家讲解-潜水排污泵设计及应用问题解决

时间2018-11-17作者admin

一前言

潜水排污泵主要用于石油化工钢铁冶金电力环保市政及建筑等行业用于输送带固体颗粒及各种长纤维的废水城市生活污水和雨水还包括原水的输送水产养殖灌溉等配以特种材质可用于有一定腐蚀性介质的场合

潜水排污泵是一种泵与电动机连体并同时潜入液下工作的泵类产品与一般卧式泵或立式排污泵相比具有结构紧凑占地面积小安装维护方便不用灌引水直接起动水泵;振动噪声小电动机温升低对环境无污染等优点越来越受到重视使用范围也越来越广水泵厂www.ohashimasahiro.com浅谈QW型潜水排污泵的设计及相关经验为设计者提供参考

二QW型潜水排污泵结构

1.结构概述

QW型潜水排污泵由叶轮泵体上下端盖电动机保护装置以及出线装置等组成(见图1)上下两列轴承能承受所有的轴向和径向负荷并完全与泵输送的介质分开

潜水排污泵设计及应用问题解决

2.保护装置的保护特性

在水泵运行发生异常时通过保护装置可实现自动报警或者切断电源保护水泵具体保护特性见下表

潜水排污泵设计及应用问题解决

三潜水排污泵设计

1.提供设计用数据和要求

1)流量Q

2)扬程H

3)转速n(或由设计者确定)

4)泵汽蚀余量或装置汽蚀余量(也可给出装置的使用条件)

5)效率η(要求保证的效率)

6)介质的属性(温度密度ρ含杂质情况腐蚀性等)

7)对特性曲线的要求(平坦陡降是否允许有驼峰或在全扬程范围内运行等)

2..泵主要参数和结构方案的确定

1)泵的车由功率P=ρgQH

2)原动机功率:Pg=kP/ηt

式中k—余量系数;

ηt—传动效率由文献[1]查取

根据计算得到的原动机功率及选定的转速参照电动机的标准尺寸系列确定电动机功率或者从能耗方面考虑,设计选配非标电动机

3)泵轴直径初步计算开始设计时可按扭矩确定泵轴的最小直径待泵转子设计完成后再对轴的强度刚度和临界转速进行详细的校核按扭矩计算泵轴直径的公式为:

潜水排污泵设计及应用问题解决

式中Mn—扭矩单位为N·m

Pc计算功率可取Pc=1.2P

[]—材料的许用切应力单位为Pa由文献[1]查取

[]值的大小决定轴的粗细轴细可以节省材料提高叶轮水力和汽蚀性能轴粗能增强泵的刚度提高运行可靠性

4)叶轮水力尺寸的确定由所提设计数据和要求确定叶轮水力形式可以采用相似设计法或速度系数法确定咔轮主要尺寸相似设计法又称模型换算法此方法简单可靠成为泵的主要设计方法之一得到广泛应用设计的大致步骤如下

按给定的参数(Q, Hn)动计算欲设计泵的ns

选择性能良好的模型泵模型泵的ns应与设计泵的ns相等(或相近)

按设计泵和模型泵的参数Q, Hn计算尺寸系数

实型泵的各尺寸按D=λDM计算其中λ用λQ或λH均可但一般选用其中较大的值或平均值

5)确定结构方案通过上述确定的电动机主轴及叶轮水力等尺寸参照图1所示结构初步确定潜污泵结构形式及尺寸然后根据文献[1]中相关规定分析各零件的受力情况并校核其强度最终确定其结构尺寸最后根据文献[2]中相关规定校核所选轴承的使用寿命是否满足相关要求

四泵实际应用中的问题及设计改进

1.叶轮轮毅端部处主轴断裂

叶轮与主轴的安装形式如图2所示在使用过程中特别是水泵偏大流量运行时在I处容易产生断轴现象

分析其产生的主要原因如下:

1)主轴退刀槽处应力集中特别是尺寸r过小或者干脆为直角

2)主轴轴肩尺寸B过小同时伴随着叶轮轮毅端部的工艺倒角和装配机械密封用的倒圆角R的存在使该处的接触面积过小进而导致叶轮在旋转过程中产生轴向窜动位移最终的后果就是叶轮轴孔扩大该处主轴断裂

 

设计解决措施:

1)严格按照工艺要求加工零件避免应力集中等情况出现

2)增大主轴轴肩尺寸B一般取B≥5mm为宜缺点是需要相应增大主轴及机械密封等零件尺寸增加产品成本

3)将叶轮与主轴的配合由圆柱改为圆锥如图3所示缺点是要保证锥度的通配性必须在工艺工装及设备上加大投入可根据实际情况选择设计方案但必须保证叶轮在旋转时不出现轴向和径向位移

潜水排污泵设计及应用问题解决

2.机械密封防护

输送雨水及轻度污水的情况下机械密封的布置形式采用如图I所示结构当所输送的介质中含有大量的泥沙或固体小颗粒时应当对机械密封的布置形式重新设计以提高泵的密封可靠性

如图4所示将机械密封全部密闭于油腔内不与输送介质接触采用油润滑冷却延长了机械密封的使用寿命同时将副叶轮流体动力密封技术应用到潜水排污泵中

所谓的副叶轮流体动力密封是指在泵的叶轮后盖板背面附近同轴反方向安装一开式叶轮当泵工作时副叶轮随泵主轴一起旋转副叶轮中的液体也会一起美旋转转动的液体会产生一个向外的离心力这个离心力一方面平衡流向机械密封处的压力;另一方面阻止介

质中的固体颗粒进入机械密封的摩擦副中减少机械密封的磨损延长了使用寿命副叶轮除了起到密封作用外还可以起到降低轴向力的作用但是使用副叶轮密封系统也有一个缺点那就是在副叶轮上要捎耗一部分能量一般在3%左右

潜水排污泵设计及应用问题解决

3.密封

潜水排污泵的密封一般有静密封和动密封其动密封如上所述的机械密封装置机械密封摩擦副的材料配置一般浸在机械油中润滑的选为碳化钨+石墨靠输送介质润滑的选为碳化钨+碳化硅

潜水排污泵的静密封有2种:

1)金属与金属结合面处的密封一般采用非金震O形环密封其密封性能好寿命长结构紧凑装拆方便(公众号:泵管家)

2)潜水电缆线的出线密封如图5所示电缆线外部用进线密封圈压紧圈电缆线夹套住给其施加一定的预紧力使得电缆线夹进线密封圈紧紧抱住电缆通过该两层的密封使得泵在运转过程中水不可能沿着电缆线外壁渗漏进入电动机另外将套在电缆线外部的电缆线护套压紧保证电缆线在装配运输 ,使用过程中都不至于因微小疏忽而造成电缆损坏上述措施有效杜绝了外部水或潮湿的空气进入接线腔以及电动机内部

潜水排污泵设计及应用问题解决

4.通用性设计

系列化的产品一定要注意零件的通用性设计只有产品的零件通用性增强了才能减少模具数量及零件种类易于实现自动化批量生产缩短生产周期节本降耗

借鉴电动机轴承选配的特点只要电动机机座号相同即使功率和极对数不同所配置的轴承基本相同设计潜水排污泵时其下端盖以上部分(电动机壳主轴上端盖和出线盒盖等)基本可以设计成相同零件即设计成通用件但必须注意1.需要根据水力性能特点校核轴承使用寿命及各零件的强度2.需要根据选用的电动机情况校核电缆线线径是否满足使用要求

5.安装附属件

潜水排污泵一般采用自动耦合式安装潜水排污泵的出口与耦合接口连接两根平行的导杆固定在耦合底座上耦合接口能沿着导杆从泵坑顶部到耦合底座间自由地滑动当泵放下至最下端时其耦合接口与耦合底座紧密结合依靠泵自身重量的压力下就能完全地密封整个泵的重量由耦合底座承担泵体及泵底座小与泵坑接触

当泵坑较深而起重机起吊高度只够起吊水泵的高度时就需要增加相应辅助设备来满足装拆要求如配置起重用短环链并且在短环链间设置中继坏方便起吊到限定高度时的换钩使水泵能顺利地安装检修

五结语

针对潜水排污泵存在的安全运行隐患有些生产厂家把重点放在了开发泵的保护系统上在水泵运行发生异常时自动报警或者切断电源避免因设备故障引起安全事故的发生虽然这种方法可以为水泵的安全运行起到一定保障作用而且这种保护保障也是必要的但这并不是解决间题的根本方法还是要把重点放在如何提高水泵的各种性能上把问题从根本上解决除此之外产品的开发还要充分地考虑到环境问题让研发的产品更节能更环保

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