XDS200—150—160型高效節(jié)能排灌泵研制

李小宇

摘 要：目前丘陵山區(qū)農(nóng)田排灌用泵大多是單級單吸離心泵，泵效低且檢修很不方便，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展與鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水都急需一種高效節(jié)能、檢修方便的新型排灌泵產(chǎn)品，文章介紹了XDS200-150-160型單級雙吸高效節(jié)能排灌泵的葉輪與泵體主要零部件在水力與結(jié)構(gòu)上的一系列優(yōu)化創(chuàng)新特點，通過研制測試表明：該泵產(chǎn)品高效率節(jié)能、無過載、檢修方便、泵系統(tǒng)配套具有節(jié)資性，比較適宜丘陵山區(qū)農(nóng)田排灌與供水行業(yè)使用。該泵性能參數(shù)也在農(nóng)機購機補貼范圍之內(nèi)，代表著丘陵山區(qū)農(nóng)用排灌泵的發(fā)展方向，還可以用于其他工業(yè)等行業(yè)。

關(guān)鍵詞： 排灌泵 設(shè)計 研制 節(jié)能

中圖分類號：TH12 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

1 前言

對于丘陵山區(qū)，常用的農(nóng)田排灌泵流量多在300m3/h以內(nèi)，揚程在25m以內(nèi)，目前使用的大多是單級單吸結(jié)構(gòu)離心泵，泵效率大多在70%以下，泵機組不節(jié)能，投資成本高，且檢修時要拆卸泵與管路等，這對于既缺乏起吊設(shè)備也缺乏勞動力的丘陵山區(qū)來說很不方便。

在國內(nèi)，泵的產(chǎn)品規(guī)格一般是按照系列型譜來確定的，200口徑單級雙吸清水離心泵最低揚程一般是42m，沒有30m以下的，泵效率只有70%且結(jié)構(gòu)差；國外有此參數(shù)的200口徑單級雙吸清水離心泵，泵效率在73%以上，質(zhì)量好，但價格是國內(nèi)同類產(chǎn)品的3～5倍，若采購使用，供應(yīng)配件也不可能及時。

目前丘陵山區(qū)農(nóng)田排灌用泵大多是單級單吸離心泵，泵效低且檢修很不方便，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展與鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水都急需一種高效節(jié)能、檢修方便的新型排灌泵產(chǎn)品，我們設(shè)計研制的XDS200-150-160型單級雙吸高效節(jié)能排灌泵也正是具備高效且檢修方便的特點，該泵性能參數(shù)也在農(nóng)機購機補貼范圍之內(nèi)，代表著丘陵山區(qū)農(nóng)用排灌泵的發(fā)展方向，還可以用于其他工業(yè)等行業(yè)。

2 性能參數(shù)與創(chuàng)新結(jié)構(gòu)

2.1 性能參數(shù)

XDS200-150-160型單級雙吸高效節(jié)能排灌泵的主要技術(shù)性能如下：流量：260m3/h，揚程：22m，轉(zhuǎn)速：2950r/min，效率：72%，氣蝕余量：5.1m，軸功率：21.6kW，配套動力30kW。

2.2 創(chuàng)新結(jié)構(gòu)特點

（1）雙吸葉輪的高效水力設(shè)計，采用優(yōu)秀水力模。

（2）葉輪兩邊葉片采用交錯布置，既可以平衡徑向力也可以實現(xiàn)葉輪低脈沖出流，減少振動，提高泵效率。

（3）將離心泵無過載設(shè)計理論對葉輪作校核設(shè)計，使泵軸功率曲線比較平坦動力機不容易過載，使泵可以在滿足揚程條件下在最大流量也安全運行使用。

（4）泵殼體采用水平剖分中開式結(jié)構(gòu)，檢修時就可以不動管路系統(tǒng)等設(shè)備，泵體采用矩形壓水室，方便鑄造，且外形美觀。

（5）泵可配出口寬度不一的葉輪或直徑不一的葉輪（葉輪切割時要保留葉輪蓋板），可以擴大使用范圍。

（6）設(shè)置泵體喉部活動插件，可以避免相同口徑泵體配不同葉輪重復(fù)開模，可以利用渦殼喉部活動插件來改變泵體渦殼喉部面積，以適應(yīng)相同口徑泵對不同渦殼喉部面積的要求。

（7）葉輪左邊密封環(huán)直徑大于葉輪右邊密封環(huán)直徑，可以確保轉(zhuǎn)子軸向力一直向左，軸一直受到向左的微弱軸向拉力，避免泵運行使用時轉(zhuǎn)子左右擺動，減小泵振動。

（8）軸套采用錐形結(jié)構(gòu)，可以延長密封填料與軸套的使用壽命近1倍。

（9）采用高速設(shè)計，泵結(jié)構(gòu)尺寸小，重量減輕1半左右。

（10）密封腔設(shè)計成填料與機械密封都可以裝的可互換通用結(jié)構(gòu)。

（11）密封沖洗水采用泵蓋外部接管，用小閥門調(diào)控密封沖洗水壓與水量，這樣既可以起到密封效果也可以達到冷卻潤滑填料的理想效果。

（12）泵軸采用剛性設(shè)計，使泵運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動??；軸設(shè)計有正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)軸，方便用戶選用；軸采用通用設(shè)計，提高整泵標準化程度，軸伸段采用h5微小間隙配合，便于裝拆聯(lián)軸器。

（13） 軸承體定位采用圓柱體銷子，定位于泵體上，穩(wěn)定且便于裝配。

（14）在選材上除了軸用40Cr外，其它過流部件可以選用球墨鑄鐵、鑄鋼、青銅及不銹鋼等材料。

2.3 泵結(jié)構(gòu)示意圖

圖1 泵結(jié)構(gòu)示意圖見

3 測試性能結(jié)果

經(jīng)過制作模具、澆鑄、機械加工、組裝工序后，泵整機測試在工廠標準試驗臺上按照GB3216測試，該泵性能如下：

流量：260m3/h，揚程：22.7m，轉(zhuǎn)速：2950r/min，效率：72.3氣蝕余量：5.0m，軸功率：22.3kW（軸功率超過設(shè)計值是因為泵揚程超了，這是允許的），性能均達到或超過設(shè)計指標。

泵性能測試結(jié)果與設(shè)計指標、國內(nèi)同參數(shù)近似泵對比見下表1：

表1：性能對比表

泵型號

流量（m3/h）

揚程

（m）

轉(zhuǎn)速（r/min）

效率

（%）

軸功率（kW）

電機（kW）

對比結(jié)果

XDS200-150-160設(shè)計指標

260

22

2950

72

21.64

30

XDS200-150-160實測指標

260

22.7

2950

72.3

22.3

30

高效、無過載、檢修方便

國內(nèi)同參數(shù)近似泵指標

260

22

2950

70

22.25

37

低效、動力機大、檢修不便

依表1，得泵軸功率曲線具有極值（最大數(shù)值）22.5kW，說明泵具有無過載特性，只要在滿足揚程條件下，泵出口閥門可以在任意開度使用，泵選配30kW電機作動力是完全安全的，而國內(nèi)同參數(shù)近似泵因泵軸功率曲線是一直往上翹的，不具有極值，起配套動力為37kW電機，其各種附加配套設(shè)施都大一檔了，XDS200-150-160型泵電機等各種配套附屬設(shè)施都小一檔，機組系統(tǒng)配套購買價格約為國內(nèi)同參數(shù)近似泵系統(tǒng)配套價格的80%，XDS200-150-160型泵機組具有明顯的節(jié)資性，泵運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動很小，可以安全長周期運轉(zhuǎn)使用，泵為雙吸結(jié)構(gòu)，氣蝕余量為5米，泵吸程也高，可以滿足丘陵地區(qū)使用需要。

4 節(jié)能效果計算

該泵效率高達72.3%，比GB/T13007《離心泵效率》要求高1%，比國內(nèi)同參數(shù)類似泵高2.3%。

其節(jié)電效果計算如下：在泵效率72.3%時，泵軸功率：260x22/（3.6x102x0.723）=21.55kW，而國內(nèi)同參數(shù)近似泵效率70%時，泵軸功率：260x22/（3.6x102x0.7）=22.25kW，軸功率相差0.7 kW/h，若按照一年連續(xù)運行使用來計算的話，單臺套可以節(jié)約電：0.7x24x365=6132 kW/h /年，若以年產(chǎn)1000臺套推廣使用，就可以節(jié)電：6132x1000=6132000KW/h/年，工業(yè)用電按照0.7元計算的話，1000臺套連續(xù)運行年節(jié)約電費達：6132000x0.7=4292400元（429.24萬元），社會效益比較明顯。

5 結(jié)束語

目前丘陵山區(qū)農(nóng)田排灌、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展與鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水都急需一種高效節(jié)能、檢修方便的新型排灌泵產(chǎn)品，我們設(shè)計研制的XDS200-150-160型單級雙吸高效節(jié)能排灌泵也正是具備高效且檢修方便的特點，該泵性能參數(shù)也在農(nóng)機購機補貼范圍之內(nèi)，待納入農(nóng)機購置補貼范圍后就更加有利于在全國丘陵地區(qū)推廣應(yīng)用，該泵產(chǎn)品還可以用于其他工業(yè)等行業(yè)及其節(jié)能改造。

參考文獻

[1]關(guān)醒凡 現(xiàn)代泵技術(shù)手冊[M].北京：宇航出版社，1995.

[2]沈陽水泵研究所，中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院.葉片泵設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1983.

[3]離心泵設(shè)計基礎(chǔ)編寫組.離心泵設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1977.

[4]張元華.清水離心泵節(jié)能型填料密封[J].節(jié)能與環(huán)保，2009.10