多級(jí)潛水電泵的改進(jìn)設(shè)計(jì)

　　在各地中小型礦中及建筑工程工地中，為排除積水，經(jīng)常需要高揚(yáng)程的潛水電泵根據(jù)這一信息，我公司開發(fā)了一個(gè)系列三種規(guī)格的多級(jí)潛水電泵產(chǎn)品，流量為10m3也揚(yáng)程分別為64m、96m和128m，單級(jí)揚(yáng)程32m，功率分別為4kW、75kW、11kW，投放市場(chǎng)后很受用戶歡迎但在使用中也暴露出了一些問題，其中主要的是使用壽命太短，短的只使用了100多個(gè)小時(shí)，電動(dòng)機(jī)就燒毀了。這直接影響了我公司產(chǎn)品的聲譽(yù)為此，我們?cè)趯ｉT組織人員進(jìn)行用戶走訪后，決定進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)并確定了改進(jìn)設(shè)計(jì)方案經(jīng)改進(jìn)后，產(chǎn)品取得了預(yù)期的使用效果2泵結(jié)構(gòu)及故障原因分析為原三級(jí)潛水電泵結(jié)構(gòu)圖之所以選擇這樣的結(jié)構(gòu)，是考慮到已有的電動(dòng)機(jī)部件可以被借用，以便縮短設(shè)計(jì)和試制時(shí)間、降低生產(chǎn)成本。

　　采用兩道單端面機(jī)械密封串聯(lián)形式以增強(qiáng)密封效果由于軸伸太長(zhǎng)，故在泵進(jìn)水節(jié)處設(shè)置一錫青銅滑動(dòng)軸承，配對(duì)軸套的材料為1Cr18Ni9Ti表面噴涂鎳基合金102HRC為50~62寬徑比B/d為087此泵在本廠清水試驗(yàn)臺(tái)連續(xù)運(yùn)行500h后解體，其機(jī)械密封磨損正常但經(jīng)走訪用戶，發(fā)現(xiàn)泵常被用作礦下排除積水，而水中含有煤、砂等雜質(zhì)且有一定的濃度和腐蝕性將一臺(tái)電動(dòng)機(jī)燒毀的泵解體，發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封動(dòng)環(huán)已完全磨平，彈簧扭曲變形，葉輪口環(huán)滑動(dòng)軸承也嚴(yán)重磨損。

　　泵端機(jī)械密封的磨損泄漏加重了電動(dòng)機(jī)端機(jī)械密封的負(fù)擔(dān)，也使其快速磨損，產(chǎn)生泄漏，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)燒毀，這是機(jī)械密封快速失效的關(guān)鍵所在另外，從本廠測(cè)試的泵性能曲線來看，泵效率偏低。使用揚(yáng)程變化幅度不能太大，否則將導(dǎo)致泵過載c）葉片出口寬度3改進(jìn)措施1重新設(shè)計(jì)葉輪重新設(shè)計(jì)的葉輪應(yīng)考慮能夠適合于輸送低濃度含砂水流介質(zhì)按照固液兩相流的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于小顆粒含砂水流介質(zhì)，易磨損的部位在葉片出口處，葉輪應(yīng)取小的U（U=15°~30°和較少的葉片數(shù)葉輪主要尺寸計(jì)算如下。

　　對(duì)葉輪出口直徑，在保證一定的抗磨要求并側(cè)重效率時(shí)，對(duì)于閉式葉輪可按下式計(jì)算：下表為重新設(shè)計(jì)的葉輪參數(shù)（單位：mm包角葉片進(jìn)口寬度幻此外，為提高泵過流部件表面光潔度，對(duì)葉輪、導(dǎo)葉等零件全部進(jìn)行拋丸處理考慮到泵停機(jī)一段時(shí)間后葉輪口環(huán)會(huì)生銹抱死，造成起動(dòng)困難，設(shè)置了錫青銅密封環(huán)。

　　32對(duì)密封部位進(jìn)行重新設(shè)計(jì)我們采用了的結(jié)構(gòu)。將原出口部位改為吸入部位，并改用雙端面機(jī)械密封，水封端選用碳化桂/硬質(zhì)合金優(yōu)質(zhì)磨塊，電動(dòng)機(jī)端選用碳化桂/石墨對(duì)磨材料。由于機(jī)械密封位于泵進(jìn)水口，減去了作用于機(jī)械密封上的工作壓力，葉輪進(jìn)口的吸入流動(dòng)狀態(tài)也使顆粒雜質(zhì)很難進(jìn)入到機(jī)械密封端面中去，雙端面機(jī)械密封置于油室內(nèi)也使彈簧免受腐蝕介質(zhì)的侵蝕總之，此結(jié)構(gòu)顯著改善了機(jī)械密封的工作條件和冷卻條件。

　　旋轉(zhuǎn)“這一規(guī)定。

　　33對(duì)滑動(dòng)軸承的改進(jìn)滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)好壞也是關(guān)系到泵能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵之一。而滑動(dòng)軸承的承載能力跟軸承的寬徑比n成正比（n=B /d，其中B為軸承寬度，d為軸承內(nèi)徑）為了提高軸承的承載能力，改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)取n=T35并在軸承內(nèi)表面開設(shè)與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向一致的雙頭螺旋槽，以增加軸承的潤(rùn)滑水量、便于排除進(jìn)入滑動(dòng)軸承的顆粒雜質(zhì)同時(shí)，為了阻止顆粒雜質(zhì)進(jìn)入滑動(dòng)軸承腔內(nèi)，在末級(jí)葉輪的后蓋板上增設(shè)4條徑向背葉片。

　　34關(guān)于泵軸向力泵結(jié)構(gòu)改進(jìn)后所產(chǎn)生的軸向力方向與轉(zhuǎn)動(dòng)部件的自重相反，因此可以減小泵軸向力，減輕推力軸承的負(fù)荷，延長(zhǎng)推力軸承的使用壽命。另一方面，由于軸向力反向，在軸承處須附加一旋緊螺母或軸用擋圈以限制轉(zhuǎn)軸的串動(dòng)4試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)使用情況由于吸入口尺寸較大，我們適當(dāng)加大了軸承檔和機(jī)械密封檔軸徑，以增加轉(zhuǎn)軸的剛性經(jīng)過重新設(shè)計(jì)后的泵結(jié)構(gòu)仍符合JB/T8092-經(jīng)過改進(jìn)設(shè)計(jì)的樣泵，在本廠B級(jí)精度試驗(yàn)臺(tái)中的清水試驗(yàn)結(jié)果與原泵的試驗(yàn)結(jié)果見從中可以看出，改進(jìn)后泵在額定流量點(diǎn)水電準(zhǔn)“電泵從進(jìn)水口蘊(yùn)看為逆時(shí)c方向Pu效率提高了5.且擴(kuò)大了際使用場(chǎng)合的運(yùn)行情況，將2臺(tái)樣泵發(fā)往用戶處作礦下排除積水的可靠性考核運(yùn)行試驗(yàn)兩個(gè)月后，用戶要求按樣發(fā)貨。樣泵經(jīng)過近一年的運(yùn)行后解體，發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封磨損正常，電動(dòng)機(jī)絕緣正常，軸承完好無損，葉輪口環(huán)、密封壞滑動(dòng)軸承和軸套等有不同程度的磨損，整機(jī)經(jīng)更換機(jī)械密封和上述易損件后仍可投入使用。

　　5結(jié)束語在原有泵的基礎(chǔ)上所作的改進(jìn)設(shè)計(jì)經(jīng)用戶使用后證明是成功的。隨著清水泵使用范圍的不斷擴(kuò)大，用戶使用清水泵來抽送含顆粒雜質(zhì)介質(zhì)的情況越來越多，例如礦井下排除積水、從深井中抽送地下水、建筑工地抽排水等對(duì)不同的使用場(chǎng)合，有針對(duì)性地在原有泵的基礎(chǔ)上作少許結(jié)構(gòu)改進(jìn)，即可顯著提高泵在含顆粒雜質(zhì)中的使用壽命。這樣既縮短設(shè)計(jì)試制周期，節(jié)約大量費(fèi)用，產(chǎn)品又成熟可靠由于大量采用通用件，又便于生產(chǎn)管理，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

　　雖然經(jīng)改進(jìn)設(shè)計(jì)后的泵在含顆粒雜質(zhì)介質(zhì)中的使用壽命大大延長(zhǎng)，但其畢竟不是雜質(zhì)泵，不能在高濃度粗顆粒雜質(zhì)介質(zhì)中使甩用戶對(duì)泵的維護(hù)保養(yǎng)應(yīng)引起高度重視，按期更換易損件。