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1、城建/水工业通用机械GM in City Construction & Water Industry2013年 第2期 69通用机械【摘 要】成功开发出新一代WQ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 WQ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
2、产WQ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WQ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WQ型潜水排污泵，流量64 800m/h，扬程465m。二、电动机部分设计特点WQ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新一代WQ型潜水排污泵设计新一代WQ型潜水排污泵设计上海东方泵业（集团）有限公司 （201906） 易晓荣计的关键，提高零部件的通用化率是结构设计的重要思想。（1）电
3、磁结构部分 第一代排污泵电动机电磁部分主要借用Y2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90和100机座号合并成90机座号，原112和132机座号合并成112机座号，原160和180机座号合并成160机座号，原200和225机座号合并成200机座号，250、280、315和355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
4、潜水排污泵分小、中、大三种结构，即调整后的80、90、112机座号为小型结构，如图1所示；160、200机座号为中型结构，如图2所示；250、280、315、355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。城建/水工业通用机械GM in City Construction & Water I 2013年 第2期通用机械70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、15、19.O形密封圈
5、 5.上端盖 6.接线板 7、14.液位控制器 9、13.轴承 10. 电动机定子 11. 电动机转子 12.水冷外套 16.机械密封 17.连接座 18.泵盖 20.叶轮 21.泵体 22.泵座图4 实用新型密封电缆及电缆进线密封1.导线 2、5.标准YZ或YCW电缆部分 3.橡胶铸头 4.进线密封城建/水工业通用机械GM in City Construction & Water Industry2013年 第2期 71通用机械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
6、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
7、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350mm口径、400mm口径采用混流式，500mm口径及以上均采用混流式。对于中小口径的泵，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口面积的一半，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
8、选择。与双流道叶轮匹配的泵体，仍采用螺旋形压出室，50mm和65mm口径采用矩形断面，其他口径采用梯形断面。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。1）叶轮进口直径Dj：DjKDj（Q/n）1/3 （1）式中 Q流量，单位为m3/s；n转速，单位为r/min； KDj取3.64.2，主要考虑效率。2）叶轮出口宽度b2： b2Kb2Dj
9、 （2）式中 Kb20.550.75，结合所规定输送的最大颗粒直径和单个流道出口断面面积大致等于叶轮进口面积的一半来确定。3）叶轮外径D2：D2KD2（Q/n）1/3 （3）KD2KD2（100/ns）1/2 （4）式中 ns比转速；KD29.513.5，比转数ns小时，KD2取大值；比转速ns大时，KD2取小值。4）前盖板极半径1取8589，多为87；后城建/水工业通用机械GM in City Construction & Water I 2013年 第2期通用机械72ns6080100150200250R1/Dj0.650.550.50.450.350.25R2/D20.350.40.45
10、0.50.60.8表1 比值与比转速的关系盖板极半径2取90。5）叶轮前盖板的圆弧半R1与叶轮进口直径Dj的比值与比转速的关系、叶轮后盖板的圆弧半R2与叶轮外径D2的比值与比转速的关系见表1。得比较大，基圆直径D3（1.11.2）D2 。2）涡室进口宽度b3：b3（b22）（510）式中 叶轮盖板厚度，单位为mm。3）考虑到污水泵的通过能力隔舌起始角0一般取得较大，其取值与比转速有关，按表2选取。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rm （5）式中 r极半径，单位为m；极半径，单位为；常数，0
11、.5D2/m，包角与比转数ns有关，按图7选取；m系数，与比转数ns有关，按图7选取。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点到07点的曲线长度，纵坐标为流道断面面积，圆弧R为0到07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4）涡室断面平均流速V3 kK3（2gH）1/2式中 k0.60.9，比转速ns低时取小值，比转速ns高时取大值；K3按图9选取；H扬程，单位为m。由此可计算出喉部面积，再根据泵体出口口径，扩散管的扩散角（一般为713）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产，新一代WQ型潜水排污泵的性能普遍好于第一代，效率有明显提高。由于电动机机座号的调整，零件的通用性大大增强，生产管理成本明显降低。通过近两年用户的使用，到目前为止还没有因设计、制造问题而返厂维修的现象。这说明结构设计合理，同时制造水平也大为提高。总结出的叶轮切割计算公式，为泵性能的扩展计算带来了方便。参考文献1关醒凡. 现代泵技术手册M. 北京：中国宇航出版社，1995. （收稿日期：2012/12/07）ns3000/2832323535383843表2 与比转速的关系
