淺析潛水排污泵工作原理及技術要求

WQ系列潛水排污泵是我公司在引進國外技術的基礎上研制的新一代潛水排污泵。WQ系列泵具有高標準、高起點、高質量，該系列泵在制造工藝上具有許多特點：

設計工藝

(1)WQ系列潛水排污泵根據(jù)用戶的要求，在設計中采用我公司獨有的新潛水電泵設計軟件(CFD)計算機三維流體流場動力學數(shù)字模擬技術進行水力模型設計，設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計，結構緊湊，使用方便。

(3)WQ系列潛水排污泵具有多種保護功能：機組接線腔內漏水報警裝置，用于檢測接線腔的密封狀況，定子繞組內設有過熱保護裝置，定子繞組防凝露裝置，推力軸承溫度測溫傳感器，水泵油室內設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的工藝手段。

(1)潛水排污泵葉輪采用先進的水力模型設計，葉輪動平衡采用上海申光平衡試驗機進行平衡試驗，使動平衡精度達到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、填充物及電纜內芯組成，每根電纜內芯又由內橡膠包皮及多股電纜銅芯線組成，當電纜外包皮或電纜內包皮破損后，介質水就會順著電纜內芯與外包皮等的間隙或電纜內芯中的銅芯線間的間隙進入電機腔，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入電機的途徑。

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

(4)潛水排污泵鑄造運用先進的模具制造技術，采用亞什蘭工藝制芯，三維空間尺寸精度準確，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計要求。

1、概述

1.1根據(jù)招標書要求，提供的潛水排污泵，符合招標書中的技術要求。
　　
　　1.2提供的潛水排污泵能夠滿足招標書中的有關制造、安裝和驗收的標準、
　　
　　2、技術規(guī)格
　　
　　根據(jù)招標書的要求，提供相應的潛水排污泵：
　　
　　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：含泥污水，介質溫度0~40℃，介質PH介于6-9之間。
　　
　　4、潛水排污泵的技術要求
　　
　　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標準的材料，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，在電機結構上設有內外部冷卻通風結構，內部通風結構確保電機的溫度迅速的通過內風道冷卻、外部冷卻主要通過水套中流動的介質水將電機表面的溫度由介質帶走從而達到降溫的目的，每臺潛水排污泵都有一個完善的、內在冷卻系統(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，其大反轉轉速為運行中的可能出現(xiàn)的大飛逸轉速，為額定轉速的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構設計、軸承的強度設計、葉輪強度計算時，均按可能出現(xiàn)的大飛逸反轉轉速進行設計。
　　
　　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、潛水排污泵結構
　　
　　5.1潛水排污泵由潛水電機與水泵構成機電一體結構，為立式單級潛水泵，滲漏排水用潛水排污泵安裝在泵房內，潛水排污泵的出口與藕合接口連接，兩根平行的導軌固定在藕合底座上，藕合接口能沿著導軌從泵坑頂部到藕合底座間自由地滑動。當泵放下至下端時，其藕合接口與藕合底座緊密結合，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，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構上設有電機防凝露裝置(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，進而造成電機的損害。為保護潛水電泵電機的絕緣性，提高耐用性，本保護裝置通過檢測電泵信號線電阻值的變化，當濕度達到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，驅動除濕加熱裝置。直至濕度達到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，機械密封設有防砂裝置、軸承具備永久自潤滑功能并與介質完全隔離。潛水排污泵結構上設有繞組超溫報警開關，繞組漏水報警，軸承超溫報警裝置，機械密封設有漏水報警等功能，所有保護功能均通過專用保護器進行保護。
　　
　　5.3潛水排污泵葉輪采用CFD計算機三維流體流場動力學數(shù)字模擬技術設計，根據(jù)設計所需要的技術性能參數(shù)，采用CFD技術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部鎖定結構，在正轉和反轉時均不會松動，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進入電機的隱患，潛水排污泵在結構上采取用電纜進線盒的動力電纜接線板將進線盒與電機完全密封分隔開，外部物質不能進入電機，同時能為機組設備進行方便地維修。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，接標志明顯，在使用期內不會磨滅。
　　
　　5.6潛水排污泵蝸殼采用CFD計算機三維流體流場動力學數(shù)字模擬技術設計，根據(jù)設計所需要的技術性能參數(shù)設計，采用單蝸殼式，側向排水，底部吸水，采用無阻塞偏心式結構設計，內流道光滑有規(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構上設有清理手孔和可拆卸的手蓋，能夠很方便的進行清理。
　　
　　5.7為確保潛水排污泵正�？煽窟\行，在泵軸配備串聯(lián)式雙層獨立的機械密封，采用優(yōu)質碳化鎢機械密封，機械密封使用介質為PH5~10，正壓可承受1Mpa，負壓可承受0.5Mpa。機械密封設計壽命大于15000小時，密封裝置在油室內運行，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)和一只正向旋轉的碳化鎢環(huán)，機械密封的內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，在設計上采用進口軸承，結構上進行優(yōu)化設計，增加軸承的溫度保護功能，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，并在結構上設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部鎖定結構固定在電機軸上，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)質產(chǎn)品，電機防護等級為IP68，電動機按濕熱型設計，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外二路。內風路的設計，即轉子自帶電扇，在定子鐵心軛部有軸向風道，能使電機轉子上產(chǎn)生的熱量及定子繞組端部生產(chǎn)的熱量借助內風路的傳遞，與定子鐵心內(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℃泵送介質溫度中大溫升不超過100K，定子繞組采用少膠絕緣結構，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、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與鐵心與線圈之間空隙內，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標準的規(guī)定值。定子繞組在制造過程中進行多次耐壓試驗，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
　　
　　6.1潛水排污泵葉輪、泵殼、機座等采用優(yōu)質鑄鐵鑄造，具有較高的耐磨性和耐腐蝕性，能承受一定負荷的沖擊；
　　
　　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，在結構設計上采取了消除應力集中的措施，電機軸與泵送介質完全隔開；
　　
　　6.4潛水排污泵的機械密封采用碳化鎢材質，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口軸承，其設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，進行性能測試，確保機組的整體性能符合有關標準，測試內容包括：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信號線，采用專用控制柜進行控制，能滿足手動、自動控制，還能夠接受中央控制的遠距離操縱。具有對泵進行過載、缺相、短路、泄漏、超溫、除濕等保護功能和提供相應的信號指示，可確保機組可靠運行。
　　
　　監(jiān)測裝置：
　　
　　根據(jù)招標書的控制及保護要求，設置以下功能，專用于潛水泵性能檢測，及除濕加熱等綜合保護等。
　　
　　A、電機定子繞組超溫報警控制：
　　
　　當潛水泵電機出現(xiàn)故障時(過載、斷相、缺相)繞組溫度驟增，當超溫時面板繞組指示燈不斷閃爍，以示電機過熱故障，保護裝置自動停機。
　　
　　B、推力軸承超溫報警控制：
　　
　　當潛水泵軸承出現(xiàn)故障時溫度驟增，當超溫時，本裝置故障輸出，面板軸承過熱指示燈閃光報警，保護裝置自動停機。
　　
　　C、推力軸承油室濕度報警控制：
　　
　　當潛水泵油室出現(xiàn)漏水故障時，危及電泵正常運行，本保護裝置故障輸出，面板上油室浸水指示燈閃光報警，保護裝置自動停機。
　　
　　D、電機內腔漏水報警控制：
　　
　　當潛水泵電機內腔出現(xiàn)漏水故障時，危及電泵正常運行，本保護裝置故障輸出，面板上各漏水指示燈閃光報警，保護裝置自動停機。
　　
　　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，進而造成電機的損害。為保護潛水電泵電機的絕緣性，提高耐用性，本保護裝置通過檢測電泵信號線電阻值的變化，當濕度達到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，驅動除濕加熱裝置。直至濕度達到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)進行安裝，能方便的進行安裝、調試和維護保養(yǎng)。
　　
　　10、配套范圍
　　
　　潛水排污泵為整套設備，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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