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、高質(zhì)量，該系列泵在制造工藝上具有許多特點：

設(shè)計工藝

(1)WQ系列潛水排污泵根據(jù)用戶的要求，在設(shè)計中采用我公司獨有的新潛水電泵設(shè)計軟件(CFD)計算機三維流體流場動力學(xué)數(shù)字模擬技術(shù)進(jìn)行水力模型設(shè)計，設(shè)計的水力模型效率高，具有通過一定直徑的大顆粒、長纖維的能力，從而使水泵能在惡劣的環(huán)境中安全可靠運行。

(2)WQ系列潛水排污泵采用機電一體化設(shè)計，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：機組接線腔內(nèi)漏水報警裝置，用于檢測接線腔的密封狀況，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，推力軸承溫度測溫傳感器，水泵油室內(nèi)設(shè)有機械密封泄漏報警裝置。

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

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，葉輪動平衡采用上海申光平衡試驗機進(jìn)行平衡試驗，使動平衡精度達(dá)到G6.3級，從而確保水泵運行平穩(wěn)，無振動、運行噪音小于75分貝。

(2)潛水排污泵電機引出線采用特殊加工處理。潛水排污泵長期在水下運行，工況惡劣，加上其它人為的不利因素，電纜會遭到意外的損壞而使電機進(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)入電機腔，從而燒毀電機，我公司針對上述現(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)量檢測中心進(jìn)行性能測試。

(4)潛水排污泵鑄造運用先進(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運行時，電機功率不超載。
　　
　　4.3潛水排污泵的所有承壓零件均作氣壓試驗，試驗壓力為其設(shè)計壓力的2倍，但不低于0.45Mpa，歷時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，歷時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，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)子作動平衡試驗，平衡精度為G6.3級，振動烈變不大于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完全露出水面的條件下連續(xù)運行，運行方式為連續(xù)運行、間隙運行或長期停止的恢復(fù)運行，每小時允許起動15次而不會引起任何損壞，為了保證電機溫升不大于規(guī)定要求，在電機結(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的介質(zhì)水將電機表面的溫度由介質(zhì)帶走從而達(dá)到降溫的目的，每臺潛水排污泵都有一個完善的、內(nèi)在冷卻系統(tǒng)，電機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)運行。
　　
　　4.8潛水排污泵機組允許反轉(zhuǎn)，其大反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為運行中的可能出現(xiàn)的大飛逸轉(zhuǎn)速，為額定轉(zhuǎn)速的130%，在持續(xù)時間2min的情況下，各部件不會出現(xiàn)損壞，為保證機組的安全，潛水排污泵在軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計、軸承的強度設(shè)計、葉輪強度計算時，均按可能出現(xiàn)的大飛逸反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速進(jìn)行設(shè)計。
　　
　　4.9不銹鋼銘牌牢固的固定在每臺泵的明顯的位置，銘牌采用沖壓的數(shù)字標(biāo)志。
　　
　　4.10每臺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與水泵構(gòu)成機電一體結(jié)構(gòu)，為立式單級潛水泵，滲漏排水用潛水排污泵安裝在泵房內(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。當(dāng)泵放下至下端時，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時間停機后，能順利啟動，為此潛水排污泵在結(jié)構(gòu)上設(shè)有電機防凝露裝置(18.5kW以上)，確保電機絕緣保證在300MΩ以上。主要原理是：潛水泵電機在實際運行中，有可能在停車時，漸漸吸潮，吸濕現(xiàn)象將反映在電機絕緣電阻的緩慢下降，進(jìn)而造成電機的損害。為保護(hù)潛水電泵電機的絕緣性，提高耐用性，本保護(hù)裝置通過檢測電泵信號線電阻值的變化，當(dāng)濕度達(dá)到100%，即露點時，通過端子檢測到停機信號，延時一段時間，本裝置除濕加熱常開接點接通，驅(qū)動除濕加熱裝置。直至濕度達(dá)到70%自動停止加熱。若電機一起動，本控制系統(tǒng)立即停止工作，機械密封設(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)有繞組超溫報警開關(guān)，繞組漏水報警，軸承超溫報警裝置，機械密封設(shè)有漏水報警等功能，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計算機三維流體流場動力學(xué)數(shù)字模擬技術(shù)設(shè)計，根據(jù)設(shè)計所需要的技術(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流態(tài)，設(shè)計的水力模型效率高、無堵塞，具有通過一定直徑的大顆粒、長纖維的能力，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)時均不會松動，在拆卸時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)線盒的動力電纜接線板將進(jìn)線盒與電機完全密封分隔開，外部物質(zhì)不能進(jìn)入電機，同時能為機組設(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)不會磨滅。
　　
　　5.6潛水排污泵蝸殼采用CFD計算機三維流體流場動力學(xué)數(shù)字模擬技術(shù)設(shè)計，根據(jù)設(shè)計所需要的技術(shù)性能參數(shù)設(shè)計，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，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，為防止長時間停機后水中污物和有機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常可靠運行，在泵軸配備串聯(lián)式雙層獨立的機械密封，采用優(yōu)質(zhì)碳化鎢機械密封，機械密封使用介質(zhì)為PH5~10，正壓可承受1Mpa，負(fù)壓可承受0.5Mpa。機械密封設(shè)計壽命大于15000小時，密封裝置在油室內(nèi)運行，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，密封裝置自動補償磨損間隙，同時便于檢查和更換。每臺泵的軸封系統(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，在設(shè)計上采用進(jìn)口軸承，結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，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)固定在電機軸上，能方便地更換。
　　
　　5.9潛水排污泵采用鼠籠式異步電動機，選用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，電機防護(hù)等級為IP68，電動機按濕熱型設(shè)計，具有防潮、防霉、防鹽霧的性能，在長期停機后仍能保持優(yōu)良的耐潮、耐壓及起動性能。允許每小時啟動15次以上。電動機的冷卻方法分內(nèi)外二路。內(nèi)風(fēng)路的設(shè)計，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。機殼經(jīng)0.45Mpa靜氣壓試驗不得有滲漏現(xiàn)象出現(xiàn)。
　　
　　5.10潛水排污泵定子采用F級絕緣，電機繞組高耐熱溫度為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)，使它們成一個密實的整體，該絕緣體系綜合性能優(yōu)異，無氣隙，端部固定牢靠，因而電機的介損小、介電強度高、機械強度高、耐熱性好、導(dǎo)熱性能提高，運行可靠性高，壽命長，保證電機定子繞組在浸水72小時后絕緣電阻的下降值不會超過相應(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，如繞組下線后、浸漆后、整機試驗后，后作出廠2UN+1000V的耐壓試驗。
　　
　　6、材質(zhì)
　　
　　6.1潛水排污泵葉輪、泵殼、機座等采用優(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，具有足夠的強度和剛度，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上采取了消除應(yīng)力集中的措施，電機軸與泵送介質(zhì)完全隔開；
　　
　　6.4潛水排污泵的機械密封采用碳化鎢材質(zhì)，可確保使用壽命在15000小時以上；
　　
　　6.5潛水排污泵的軸承采用進(jìn)口軸承，其設(shè)計運行壽命可確保在100000小時以上；
　　
　　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
　　
　　每臺潛水排污泵在組裝完畢后，進(jìn)行性能測試，確保機組的整體性能符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，測試內(nèi)容包括：流量-揚程曲線，流量-功率曲線，流量-效率曲線，并將測試報告提供用戶，潛水排污泵保證平均故障間隔時間不小于8000小時，機組的設(shè)計使用壽命不小于25年。
　　
　　8、潛水排污泵的運行控制
　　
　　每臺潛水排污泵均引出控制保護(hù)信號線，采用專用控制柜進(jìn)行控制，能滿足手動、自動控制，還能夠接受中央控制的遠(yuǎn)距離操縱。具有對泵進(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)的信號指示，可確保機組可靠運行。
　　
　　監(jiān)測裝置：
　　
　　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，及除濕加熱等綜合保護(hù)等。
　　
　　A、電機定子繞組超溫報警控制：
　　
　　當(dāng)潛水泵電機出現(xiàn)故障時(過載、斷相、缺相)繞組溫度驟增，當(dāng)超溫時面板繞組指示燈不斷閃爍，以示電機過熱故障，保護(hù)裝置自動停機。
　　
　　B、推力軸承超溫報警控制：
　　
　　當(dāng)潛水泵軸承出現(xiàn)故障時溫度驟增，當(dāng)超溫時，本裝置故障輸出，面板軸承過熱指示燈閃光報警，保護(hù)裝置自動停機。
　　
　　C、推力軸承油室濕度報警控制：
　　
　　當(dāng)潛水泵油室出現(xiàn)漏水故障時，危及電泵正常運行，本保護(hù)裝置故障輸出，面板上油室浸水指示燈閃光報警，保護(hù)裝置自動停機。
　　
　　D、電機內(nèi)腔漏水報警控制：
　　
　　當(dāng)潛水泵電機內(nèi)腔出現(xiàn)漏水故障時，危及電泵正常運行，本保護(hù)裝置故障輸出，面板上各漏水指示燈閃光報警，保護(hù)裝置自動停機。
　　
　　E、電泵電機絕緣，防潮報警控制：
　　
　　潛水泵電機在實際運行中，有可能在停車時，漸漸吸潮，吸濕現(xiàn)象將反映在電機絕緣電阻的緩慢下降，進(jìn)而造成電機的損害。為保護(hù)潛水電泵電機的絕緣性，提高耐用性，本保護(hù)裝置通過檢測電泵信號線電阻值的變化，當(dāng)濕度達(dá)到100%，即露點時，通過端子檢測到停機信號，延時一段時間，本裝置除濕加熱常開接點接通，驅(qū)動除濕加熱裝置。直至濕度達(dá)到70%自動停止加熱。若電機一起動，本控制系統(tǒng)立即停止工作。
　　
　　9、潛水排污泵的安裝
　　
　　每臺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(泵機一體)；自動耦合裝置；啟動控制柜；隨機備品備件。
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