潜水渣浆泵结构图与介绍_潜水渣浆泵_zjq潜水渣浆泵

潜水渣浆泵是电动机与水泵同轴一体潜入介质中工作的整体液埋式水力机械。适用于输送含有砂石、煤渣、尾矿等固体颗粒的液体，主要用于冶金、矿山、火力发电厂等企业渣浆类液体的清除及输送，以及用于湖海江河的清淤疏浚工程中，该系列泵可潜入水中工作，移动安装方式灵活，抽渣效率高，是传统渣浆泵的理想替代产品。

1设计方案

ZJQ潜水渣浆泵是由电机部分、水泵部分、中间密封部分组成。如图1 所示电动机是和水泵同轴一体潜入介质中进行工作，电机为潜水三相异步电动机，水泵为单级离心式结构。工作时，三相交流电通过电缆输送给电机，电动机产生旋转磁场，驱动电机转子旋转，电动机轴通过联轴器带动水泵叶轮旋转，叶轮将能量传递给浆体介质，使之产生一定的流速，带动固体物流动，最终实现浆体的输送。

市场调研潜水渣浆泵的技术参数为：流量：30～2000m3/h；扬程：15～60m；配套功率7.5～250kW。本文设计的参数为：流量：200m3/h；扬程：15m；配套功率：22kW；转速：960r/min；电压：380V；频率：50HZ；效率：60%；抽取介质：固体颗粒的体积含量为20%～40%的海水或河水。工作温度为常温。

2 基本结构

2.1 电动机的安装与密封

图1 ZJQ 型潜水渣浆泵结构简图

ZJQ 型潜水渣浆泵的电机是位于潜水渣浆泵的上部，整体是一个干式的密封腔体，有定子、转子、电机壳、电机上端盖、电机下端盖、上下轴承、电缆等部件组成，其中上下轴承支撑整个转子，机壳的作用主要是固定和支撑定子铁心，电动机运行时，因内部损耗而发生的热量通过铁心传给机壳，再由机壳表面散发到周围水中。

由于电动机要潜入水中工作，所以要求整个电动机必须是完全密封的，以防止电机故障。潜水渣浆泵整个机组的密封分静密封与轴向动密封两部分。静密封的部位有：电缆引出线处的密封，采用国际先进的电缆头制作技术，且在电缆外表面套上橡胶套，用电缆压盖压在接线盒上，然后在接线盒内部灌上环氧树脂保证了电缆引出线处密封的可靠性。接线盒盖与电机上端盖处的密封、电机上、下端盖与电机壳处的密封、油室与电机下端盖、油室与油室下盖板间的密封、进水检测组装与电机下端盖间的密封、油室下盖板与油封组装间的密封均为止口精密封，均采用“O”型丁睛橡胶圈密封方式，保证了密封的可靠性。

2.2 泵的设计

潜水渣浆泵的水泵部分采用的是离心式叶轮，蜗壳式压出室结构，有叶轮、蜗壳、吸水板、蜗壳上盖板、搅拌叶轮等部件组成。将叶轮紧固于泵轴上，并随泵轴由电机驱动作高速旋转。叶轮是直接对泵内液体做功的部件，为水泵的供能装置。泵体中央的吸入口与叶轮吸入口相连接，泵体侧旁的排出口与排出管路相连接。

2.2.1 叶轮的结构设计

叶轮是离心泵的关键部件。叶轮的结构形式有多种：按其机械结构可分为闭式、半闭式和开式三种；按吸液方式不同可将叶轮分为单吸式与双吸式两种；根据叶轮上叶片上的几何形状，可将叶片分为后弯、径向和前弯三种。本ZJQ 型潜水渣浆泵采用了单吸闭式后弯叶片结构。

经计算叶轮的有效入口直径为201.9mm，轮毂直径为100mm。根据叶轮叶数与比转数的关系及叶轮防堵塞的要求叶轮叶数选择3 片。叶片包角Ψ 取为120°，出口安放角β2 取为15.8°，叶轮外径为380mm，出口宽度为64mm。根据这些参数设计的叶轮如图2 所示。

图2 叶轮图

2.2.2 蜗壳的设计

根据有关蜗壳的设计理论，计算得到蜗壳的主要参数，见表1。

表1 蜗壳的主要参数

根据表1 的参数绘制出的蜗壳模型如图3 所示。

图3 蜗壳模型图

3 性能改进

3.1 高效水力模型设计

由于渣浆液中含有大量的固体颗粒，固液两相流离心泵的过流部件都存在严重的磨损，严重影响设备的正常运行和安全生产。ZJQ 潜水渣浆泵的叶轮与泵体是利用固液两相流理论设计用高硬度材料制作，解决了潜水渣浆泵抽送高浓度渣浆时既要求耐磨又要求高效的问题，效率提高1～2%。

3.2 叶轮耐磨材料的研制

为了提高渣浆泵的耐磨性，在铸铁材料内加入Cr、Mo、Cu、Ni 等合金元素，提高材料的耐磨性和淬透性。为改善耐磨材质的可加工性，我们采用如下工艺进行加工，退火→粗加工→淬火→精加工。为提高对耐磨材料的加工效率，我们对刀具进行了多种试验，最终选择了726 刀片、陶瓷刀具加工高耐磨材料。最终得到了符合要求的渣浆泵部件，提高了渣浆泵的整体性能。

4 实验结果

潜水渣浆泵的样机制作完成后，对三台设备在水泵微机试验台上进行水力性能试验。测量方法依据国标GB/T3216-2005《回转动力泵水力性能验收试验》进行检测。三台样机的试验结果见表2。

表2 潜水渣浆泵样机的水力性能试验结果

从表2 可以看出，其流量、扬程、效率均满足设计的要求，达到了设计目的。经测试潜水渣浆泵的各项性能指标均满足设计要求。

样机在实验室做完性能试验之后，又进行了室外现场试验。水泵运行后，将泵放到水库的水底能接触到沙子的地方，用容器在泵出口的水管处接水，将水沉淀一段时间后察看容器中沙的体积比例，试验时从三个不同的位置共取水十次，结果见表3。

表3 潜水渣浆泵样机的抽沙验结果

经过现场多次抽沙试验测量，含沙量的体积比平均为32.85%达到了如期的目的，而且经过观察，搅拌叶轮的搅拌直径在2～2.5 米之间，搅拌效果非常明显。另外在室外试验中经过一年多的运行，两机组的累积运行分别为3350 小时、3120 小时，超过了标准规定的2000 小时。

5 总结

本文设计ZJQ 型潜水渣浆泵水力模型采用固液两相流理论设计，适合输送高浓度渣浆。整体潜入水下工作，吸程不受限制，移动安装方便。下潜深度可达20m，浆体浓度可自由控制。水泵装有搅拌叶轮，抽渣效率高、更彻底。叶轮材料选用先进、合理、耐磨损。电机拥有过热、进水检测等多重保护措施，保证机组在恶劣境中长期运行，可靠性高。

ZJQ 型潜水渣浆泵主要性能指标达到瑞典ITT 飞力公司生产的H 泵，已获得国家专利。ZJQ 型潜水渣浆泵从型谱覆盖范围上看完全可以替代H 泵，效率达到H 泵水平，运行寿命在相同工况条件下与H 泵持平。