淺析潛水排污泵工作原理及技術(shù)要求

WQ系列潛水排污泵是我公司在引進(jìn)國外技術(shù)的基礎(chǔ)上研制的新一代潛水排污泵。WQ系列泵具有高標(biāo)準(zhǔn)、高起點(diǎn)、高質(zhì)量，該系列泵在制造工藝上具有許多特點(diǎn)：

設(shè)計(jì)工藝

(1)WQ系列潛水排污泵根據(jù)用戶的要求，在設(shè)計(jì)中采用我公司獨(dú)有的新潛水電泵設(shè)計(jì)軟件(CFD)計(jì)算機(jī)三維流體流場(chǎng)動(dòng)力學(xué)數(shù)字模擬技術(shù)進(jìn)行水力模型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的水力模型效率高，具有通過一定直徑的大顆粒、長(zhǎng)纖維的能力，從而使水泵能在惡劣的環(huán)境中安全可靠運(yùn)行。

(2)WQ系列潛水排污泵采用機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便。

(3)WQ系列潛水排污泵具有多種保護(hù)功能：機(jī)組接線腔內(nèi)漏水報(bào)警裝置，用于檢測(cè)接線腔的密封狀況，定子繞組內(nèi)設(shè)有過熱保護(hù)裝置，定子繞組防凝露裝置，推力軸承溫度測(cè)溫傳感器，水泵油室內(nèi)設(shè)有機(jī)械密封泄漏報(bào)警裝置。

(4)WQ系列潛水排污泵采用自動(dòng)耦合系統(tǒng)進(jìn)行安裝，無需修建高大的泵房，降低工程費(fèi)用。

制造和裝配工藝

潛水排污泵制造上采用許多先進(jìn)的工藝手段。

(1)潛水排污泵葉輪采用先進(jìn)的水力模型設(shè)計(jì)，葉輪動(dòng)平衡采用上海申光平衡試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行平衡試驗(yàn)，使動(dòng)平衡精度達(dá)到G6.3級(jí)，從而確保水泵運(yùn)行平穩(wěn)，無振動(dòng)、運(yùn)行噪音小于75分貝。

(2)潛水排污泵電機(jī)引出線采用特殊加工處理。潛水排污泵長(zhǎng)期在水下運(yùn)行，工況惡劣，加上其它人為的不利因素，電纜會(huì)遭到意外的損壞而使電機(jī)進(jìn)水，電纜經(jīng)過特殊硫化密封處理后消除了電纜破損而損壞電泵的隱患，主要原理是：潛水電纜由橡膠外包皮、填充物及電纜內(nèi)芯組成，每根電纜內(nèi)芯又由內(nèi)橡膠包皮及多股電纜銅芯線組成，當(dāng)電纜外包皮或電纜內(nèi)包皮破損后，介質(zhì)水就會(huì)順著電纜內(nèi)芯與外包皮等的間隙或電纜內(nèi)芯中的銅芯線間的間隙進(jìn)入電機(jī)腔，從而燒毀電機(jī)，我公司針對(duì)上述現(xiàn)象，將單芯電纜去皮后錫化處理后植入橡膠中，然后再將單芯電纜植入橡膠中后再用橡膠環(huán)密封，采用硫化橡膠水密電纜后，電機(jī)能潛入水下20米并正常工作，從根本上消除了水進(jìn)入電機(jī)的途徑。

(3)潛水排污泵轉(zhuǎn)子軸和軸承等裝配采用熱壓式裝配，主要零部件和關(guān)鍵部件均在數(shù)控加工中心加工，在流水線上進(jìn)行質(zhì)量控制，在質(zhì)量檢測(cè)中心進(jìn)行性能測(cè)試。

(4)潛水排污泵鑄造運(yùn)用先進(jìn)的模具制造技術(shù)，采用亞什蘭工藝制芯，三維空間尺寸精度準(zhǔn)確，水力部件和葉片流道部件表面光滑、水力效率高，使零部件在制造過程中完全符合設(shè)計(jì)要求。

1、概述

1.1根據(jù)招標(biāo)書要求，提供的潛水排污泵，符合招標(biāo)書中的技術(shù)要求。
　　
　　1.2提供的潛水排污泵能夠滿足招標(biāo)書中的有關(guān)制造、安裝和驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)、
　　
　　2、技術(shù)規(guī)格
　　
　　根據(jù)招標(biāo)書的要求，提供相應(yīng)的潛水排污泵：
　　
　　3、潛水排污泵的使用范圍、使用條件
　　
　　3.1污水處理廠工藝流程用水泵；
　　
　　3.2雨水泵站用水泵；
　　
　　3.3工作介質(zhì)：含泥污水，介質(zhì)溫度0~40℃，介質(zhì)PH介于6-9之間。
　　
　　4、潛水排污泵的技術(shù)要求
　　
　　4.1潛水排污泵能抽送含有碎布、短纖維材料及一般廢物和其它一些未處理的污水，并能通過直徑為出水口徑50%的固體顆粒。
　　
　　4.2潛水排污泵能夠在規(guī)定的范圍內(nèi)正常工作，無汽蝕發(fā)生，運(yùn)行平穩(wěn)，無卡死、停滯現(xiàn)象，并具有穩(wěn)定的壓頭流量特性，當(dāng)泵在其特性曲線上一點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)功率不超載。
　　
　　4.3潛水排污泵的所有承壓零件均作氣壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為其設(shè)計(jì)壓力的2倍，但不低于0.45Mpa，歷時(shí)30min而無泄漏現(xiàn)象。
　　
　　4.4潛水排污泵在組裝后，進(jìn)行0.2MPa氣壓試驗(yàn)，歷時(shí)30min而無泄漏現(xiàn)象。
　　
　　4.5潛水排污泵所有零部件、密封件、防腐涂料等均采用符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的材料，其表面光亮、無砂眼、裂痕等，為防止?jié)撍�排污泵由于受介質(zhì)浸蝕，凡與水接觸面均作防鹽漬、防腐噴涂處理，表面采用噴丸二次拋光除銹并達(dá)到Sa2.5級(jí)，然后采用噴涂耐腐蝕環(huán)氧樹脂粉末的處理方式，涂層厚度大于0.3mm小于1.4mm，流道表面光滑平整，可保證涂層使用有效期不小于5年。
　　
　　4.6潛水排污泵葉輪、轉(zhuǎn)子作動(dòng)平衡試驗(yàn)，平衡精度為G6.3級(jí)，振動(dòng)烈變不大于0.45mm/s。
　　
　　4.7潛水排污泵采用水套式冷卻系統(tǒng)，可以保證在潛水電機(jī)完全露出水面的條件下連續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行方式為連續(xù)運(yùn)行、間隙運(yùn)行或長(zhǎng)期停止的恢復(fù)運(yùn)行，每小時(shí)允許起動(dòng)15次而不會(huì)引起任何損壞，為了保證電機(jī)溫升不大于規(guī)定要求，在電機(jī)結(jié)構(gòu)上設(shè)有內(nèi)外部冷卻通風(fēng)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部通風(fēng)結(jié)構(gòu)確保電機(jī)的溫度迅速的通過內(nèi)風(fēng)道冷卻、外部冷卻主要通過水套中流動(dòng)的介質(zhì)水將電機(jī)表面的溫度由介質(zhì)帶走從而達(dá)到降溫的目的，每臺(tái)潛水排污泵都有一個(gè)完善的、內(nèi)在冷卻系統(tǒng)，電機(jī)水冷卻夾套包圍定子室，葉輪背部的葉片所產(chǎn)生的背壓能把泵送液體的部分通過一個(gè)循環(huán)通道后作為冷卻液體在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)。無論電機(jī)部分浸在所泵的液體中或直接曝露在空氣中，冷卻系統(tǒng)都能保證潛水排污泵能在高40℃環(huán)境溫度下連續(xù)運(yùn)行。
　　
　　4.8潛水排污泵機(jī)組允許反轉(zhuǎn)，其大反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為運(yùn)行中的可能出現(xiàn)的大飛逸轉(zhuǎn)速，為額定轉(zhuǎn)速的130%，在持續(xù)時(shí)間2min的情況下，各部件不會(huì)出現(xiàn)損壞，為保證機(jī)組的安全，潛水排污泵在軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸承的強(qiáng)度設(shè)計(jì)、葉輪強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，均按可能出現(xiàn)的大飛逸反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　
　　4.9不銹鋼銘牌牢固的固定在每臺(tái)泵的明顯的位置，銘牌采用沖壓的數(shù)字標(biāo)志。
　　
　　4.10每臺(tái)泵的起吊耳置于上蓋的泵重心附近牢固、可靠。
　　
　　5、潛水排污泵結(jié)構(gòu)
　　
　　5.1潛水排污泵由潛水電機(jī)與水泵構(gòu)成機(jī)電一體結(jié)構(gòu)，為立式單級(jí)潛水泵，滲漏排水用潛水排污泵安裝在泵房?jī)?nèi)，潛水排污泵的出口與藕合接口連接，兩根平行的導(dǎo)軌固定在藕合底座上，藕合接口能沿著導(dǎo)軌從泵坑頂部到藕合底座間自由地滑動(dòng)。當(dāng)泵放下至下端時(shí)，其藕合接口與藕合底座緊密結(jié)合，依靠泵自身重量的壓力下就能完全的密封。泵的整個(gè)重量由藕合座承擔(dān)，泵體及泵底不與泵坑接觸。
　　
　　5.2為了保證潛水泵在長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后，能順利啟動(dòng)，為此潛水排污泵在結(jié)構(gòu)上設(shè)有電機(jī)防凝露裝置(18.5kW以上)，確保電機(jī)絕緣保證在300MΩ以上。主要原理是：潛水泵電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，有可能在停車時(shí)，漸漸吸潮，吸濕現(xiàn)象將反映在電機(jī)絕緣電阻的緩慢下降，進(jìn)而造成電機(jī)的損害。為保護(hù)潛水電泵電機(jī)的絕緣性，提高耐用性，本保護(hù)裝置通過檢測(cè)電泵信號(hào)線電阻值的變化，當(dāng)濕度達(dá)到100%，即露點(diǎn)時(shí)，通過端子檢測(cè)到停機(jī)信號(hào)，延時(shí)一段時(shí)間，本裝置除濕加熱常開接點(diǎn)接通，驅(qū)動(dòng)除濕加熱裝置。直至濕度達(dá)到70%自動(dòng)停止加熱。若電機(jī)一起動(dòng)，本控制系統(tǒng)立即停止工作，機(jī)械密封設(shè)有防砂裝置、軸承具備永久自潤滑功能并與介質(zhì)完全隔離。潛水排污泵結(jié)構(gòu)上設(shè)有繞組超溫報(bào)警開關(guān)，繞組漏水報(bào)警，軸承超溫報(bào)警裝置，機(jī)械密封設(shè)有漏水報(bào)警等功能，所有保護(hù)功能均通過專用保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)。
　　
　　5.3潛水排污泵葉輪采用CFD計(jì)算機(jī)三維流體流場(chǎng)動(dòng)力學(xué)數(shù)字模擬技術(shù)設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)所需要的技術(shù)性能參數(shù)，采用CFD技術(shù)可以直觀的了解流體在葉輪和泵殼的共同作用下的受力狀況和流場(chǎng)流態(tài)，設(shè)計(jì)的水力模型效率高、無堵塞，具有通過一定直徑的大顆粒、長(zhǎng)纖維的能力，為大通道葉輪，葉輪為整體鑄造，葉輪與軸之間采用雙鍵內(nèi)部鎖定結(jié)構(gòu)，在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)均不會(huì)松動(dòng)，在拆卸時(shí)葉輪能方便地從底部抽出。
　　
　　5.4為了保證潛水排污泵始終處于高效運(yùn)行狀態(tài)，在水泵葉輪和泵殼上設(shè)有耐磨密封環(huán)，并具有可靠的固定，能有效地保證葉輪與泵殼之間的密封，并能方便的更換。
　　
　　5.5潛水排污泵設(shè)有控制電纜和動(dòng)力電纜，為了防止由于電纜的密封失效而使介質(zhì)進(jìn)入電機(jī)的隱患，潛水排污泵在結(jié)構(gòu)上采取用電纜進(jìn)線盒的動(dòng)力電纜接線板將進(jìn)線盒與電機(jī)完全密封分隔開，外部物質(zhì)不能進(jìn)入電機(jī)，同時(shí)能為機(jī)組設(shè)備進(jìn)行方便地維修。電纜電線密封采用特制的硫化橡膠密封頭，能方便地進(jìn)行更換并能有效地密封，電纜線采用YCW型橡套電纜，為柔性防水電纜，電纜長(zhǎng)度為10米，電纜帶有接地線，為黑色，接標(biāo)志明顯，在使用期內(nèi)不會(huì)磨滅。
　　
　　5.6潛水排污泵蝸殼采用CFD計(jì)算機(jī)三維流體流場(chǎng)動(dòng)力學(xué)數(shù)字模擬技術(shù)設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)所需要的技術(shù)性能參數(shù)設(shè)計(jì)，采用單蝸殼式，側(cè)向排水，底部吸水，采用無阻塞偏心式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)流道光滑有規(guī)則變化且具有足夠大的截面，可以使液體及固體物質(zhì)能順利平穩(wěn)地通過泵殼，為防止長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后水中污物和有機(jī)物的沉淀造成的葉輪和蝸殼的堵塞現(xiàn)象，根劇需要可在蝸殼結(jié)構(gòu)上設(shè)有清理手孔和可拆卸的手蓋，能夠很方便的進(jìn)行清理。
　　
　　5.7為確保潛水排污泵正�？煽窟\(yùn)行，在泵軸配備串聯(lián)式雙層獨(dú)立的機(jī)械密封，采用優(yōu)質(zhì)碳化鎢機(jī)械密封，機(jī)械密封使用介質(zhì)為PH5~10，正壓可承受1Mpa，負(fù)壓可承受0.5Mpa。機(jī)械密封設(shè)計(jì)壽命大于15000小時(shí)，密封裝置在油室內(nèi)運(yùn)行，密封接觸面在常速條件下通過液壓作用來潤滑。在泵和油箱之間下部密封裝置有一只靜止環(huán)和一只正向旋轉(zhuǎn)的碳化鎢環(huán)。在油箱和電機(jī)腔之間的上部密封裝置配備一只靜止環(huán)和一只正向旋轉(zhuǎn)的碳化鎢環(huán)，機(jī)械密封的內(nèi)界面通過自身和彈簧系統(tǒng)保持緊密接觸，密封裝置自動(dòng)補(bǔ)償磨損間隙，同時(shí)便于檢查和更換。每臺(tái)泵的軸封系統(tǒng)配備一只油室，油室內(nèi)具有一定空間以容納由于溫度變化引起的油的膨脹，排放孔和檢查孔有防漏密封裝置，并從外面容易疏通。
　　
　　5.8為了確保潛潛水排污泵泵軸軸承的使用壽命不低于100000小時(shí)，在設(shè)計(jì)上采用進(jìn)口軸承，結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，增加軸承的溫度保護(hù)功能，改善軸承的潤滑條件采用油脂潤滑，使軸承能夠承受任何工況下的軸向和徑向載荷，并在結(jié)構(gòu)上設(shè)有減小軸向力和保證軸向力平衡的措施，泵軸承完全與泵送的水流分開。潛水排污泵葉輪采用雙鍵內(nèi)部鎖定結(jié)構(gòu)固定在電機(jī)軸上，能方便地更換。
　　
　　5.9潛水排污泵采用鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，選用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，電機(jī)防護(hù)等級(jí)為IP68，電動(dòng)機(jī)按濕熱型設(shè)計(jì)，具有防潮、防霉、防鹽霧的性能，在長(zhǎng)期停機(jī)后仍能保持優(yōu)良的耐潮、耐壓及起動(dòng)性能。允許每小時(shí)啟動(dòng)15次以上。電動(dòng)機(jī)的冷卻方法分內(nèi)外二路。內(nèi)風(fēng)路的設(shè)計(jì)，即轉(zhuǎn)子自帶電扇，在定子鐵心軛部有軸向風(fēng)道，能使電機(jī)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的熱量及定子繞組端部生產(chǎn)的熱量借助內(nèi)風(fēng)路的傳遞，與定子鐵心內(nèi)(包括定子繞組的直線部分及鐵心)產(chǎn)生的熱量共同借助于機(jī)座壁與外面冷卻水流道里的水進(jìn)行熱交換，從而冷卻電機(jī)。機(jī)殼經(jīng)0.45Mpa靜氣壓試驗(yàn)不得有滲漏現(xiàn)象出現(xiàn)。
　　
　　5.10潛水排污泵定子采用F級(jí)絕緣，電機(jī)繞組高耐熱溫度為155℃，在高40℃泵送介質(zhì)溫度中大溫升不超過100K，定子繞組采用少膠絕緣結(jié)構(gòu)，將少膠粉云母帶連續(xù)繞包的線圈嵌入定子鐵心，經(jīng)“VPI”真空壓力浸漆后，烘焙固化，使線圈與定子鐵心形成一個(gè)整體，此絕緣處理工藝通過抽真空排除線圈絕緣層內(nèi)、鐵心與線圈之間、鐵心與機(jī)殼之間的空氣，然后用壓力將浸漬漆壓入到絕緣層內(nèi)與鐵心與線圈之間空隙內(nèi)，使它們成一個(gè)密實(shí)的整體，該絕緣體系綜合性能優(yōu)異，無氣隙，端部固定牢靠，因而電機(jī)的介損小、介電強(qiáng)度高、機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱性好、導(dǎo)熱性能提高，運(yùn)行可靠性高，壽命長(zhǎng)，保證電機(jī)定子繞組在浸水72小時(shí)后絕緣電阻的下降值不會(huì)超過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。定子繞組在制造過程中進(jìn)行多次耐壓試驗(yàn)，如繞組下線后、浸漆后、整機(jī)試驗(yàn)后，后作出廠2UN+1000V的耐壓試驗(yàn)。
　　
　　6、材質(zhì)
　　
　　6.1潛水排污泵葉輪、泵殼、機(jī)座等采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵鑄造，具有較高的耐磨性和耐腐蝕性，能承受一定負(fù)荷的沖擊；
　　
　　6.2潛水排污泵軸采用2Cr13不銹鋼制造，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取了消除應(yīng)力集中的措施，電機(jī)軸與泵送介質(zhì)完全隔開；
　　
　　6.4潛水排污泵的機(jī)械密封采用碳化鎢材質(zhì)，可確保使用壽命在15000小時(shí)以上；
　　
　　6.5潛水排污泵的軸承采用進(jìn)口軸承，其設(shè)計(jì)運(yùn)行壽命可確保在100000小時(shí)以上；
　　
　　6.6潛水排污泵的靜密封采用丁晴-70O型圈；
　　
　　6.7潛水排污泵所有緊固件螺栓、螺母均采用不銹鋼件。
　　
　　7、潛水排污泵的性能保證
　　
　　每臺(tái)潛水排污泵在組裝完畢后，進(jìn)行性能測(cè)試，確保機(jī)組的整體性能符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試內(nèi)容包括：流量-揚(yáng)程曲線，流量-功率曲線，流量-效率曲線，并將測(cè)試報(bào)告提供用戶，潛水排污泵保證平均故障間隔時(shí)間不小于8000小時(shí)，機(jī)組的設(shè)計(jì)使用壽命不小于25年。
　　
　　8、潛水排污泵的運(yùn)行控制
　　
　　每臺(tái)潛水排污泵均引出控制保護(hù)信號(hào)線，采用專用控制柜進(jìn)行控制，能滿足手動(dòng)、自動(dòng)控制，還能夠接受中央控制的遠(yuǎn)距離操縱。具有對(duì)泵進(jìn)行過載、缺相、短路、泄漏、超溫、除濕等保護(hù)功能和提供相應(yīng)的信號(hào)指示，可確保機(jī)組可靠運(yùn)行。
　　
　　監(jiān)測(cè)裝置：
　　
　　根據(jù)招標(biāo)書的控制及保護(hù)要求，設(shè)置以下功能，專用于潛水泵性能檢測(cè)，及除濕加熱等綜合保護(hù)等。
　　
　　A、電機(jī)定子繞組超溫報(bào)警控制：
　　
　　當(dāng)潛水泵電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)(過載、斷相、缺相)繞組溫度驟增，當(dāng)超溫時(shí)面板繞組指示燈不斷閃爍，以示電機(jī)過熱故障，保護(hù)裝置自動(dòng)停機(jī)。
　　
　　B、推力軸承超溫報(bào)警控制：
　　
　　當(dāng)潛水泵軸承出現(xiàn)故障時(shí)溫度驟增，當(dāng)超溫時(shí)，本裝置故障輸出，面板軸承過熱指示燈閃光報(bào)警，保護(hù)裝置自動(dòng)停機(jī)。
　　
　　C、推力軸承油室濕度報(bào)警控制：
　　
　　當(dāng)潛水泵油室出現(xiàn)漏水故障時(shí)，危及電泵正常運(yùn)行，本保護(hù)裝置故障輸出，面板上油室浸水指示燈閃光報(bào)警，保護(hù)裝置自動(dòng)停機(jī)。
　　
　　D、電機(jī)內(nèi)腔漏水報(bào)警控制：
　　
　　當(dāng)潛水泵電機(jī)內(nèi)腔出現(xiàn)漏水故障時(shí)，危及電泵正常運(yùn)行，本保護(hù)裝置故障輸出，面板上各漏水指示燈閃光報(bào)警，保護(hù)裝置自動(dòng)停機(jī)。
　　
　　E、電泵電機(jī)絕緣，防潮報(bào)警控制：
　　
　　潛水泵電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，有可能在停車時(shí)，漸漸吸潮，吸濕現(xiàn)象將反映在電機(jī)絕緣電阻的緩慢下降，進(jìn)而造成電機(jī)的損害。為保護(hù)潛水電泵電機(jī)的絕緣性，提高耐用性，本保護(hù)裝置通過檢測(cè)電泵信號(hào)線電阻值的變化，當(dāng)濕度達(dá)到100%，即露點(diǎn)時(shí)，通過端子檢測(cè)到停機(jī)信號(hào)，延時(shí)一段時(shí)間，本裝置除濕加熱常開接點(diǎn)接通，驅(qū)動(dòng)除濕加熱裝置。直至濕度達(dá)到70%自動(dòng)停止加熱。若電機(jī)一起動(dòng)，本控制系統(tǒng)立即停止工作。
　　
　　9、潛水排污泵的安裝
　　
　　每臺(tái)潛水排污泵都可以根據(jù)需要可采用干式安裝或濕式自動(dòng)耦合安裝系統(tǒng)進(jìn)行安裝，能方便的進(jìn)行安裝、調(diào)試和維護(hù)保養(yǎng)。
　　
　　10、配套范圍
　　
　　潛水排污泵為整套設(shè)備，主要包括：
　　
　　潛水泵主機(jī)(泵機(jī)一體)；自動(dòng)耦合裝置；啟動(dòng)控制柜；隨機(jī)備品備件。
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