QG100-50-20型水肥一體化滴灌用泵的設(shè)計(jì)研制

□張?jiān)A 賈煉 李小宇 王禹森 劉莉莉/達(dá)州市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究推廣站

1 達(dá)州現(xiàn)有水肥一體化滴灌用泵的現(xiàn)狀

在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，一種以IS80-65-125型泵為動(dòng)力機(jī)的滴灌用泵在達(dá)州的蔬菜種植專業(yè)合作社使用較多，該泵的性能參數(shù)為：流量50 m3/h、揚(yáng)程20 m、效率75%、轉(zhuǎn)速2 900 r/min、軸功率3.6 kW、電機(jī)功率5.5 kW、汽蝕余量NPSHr=3 m、泵質(zhì)量35 kg、泵外形尺寸465 mm×210 mm×252 mm、連電機(jī)底座一起的泵機(jī)組總重量約124 kg、進(jìn)出口配管直徑Φ80 mm/Φ65 mm、頻率50Hz、電壓380V，IS80-65-125型泵使用時(shí)需安裝底閥這就降低了泵系統(tǒng)效率，該泵在使用中最突出的問題是體積大、笨重、效率不高、不能在無三相電源的地方使用［1］。針對(duì)達(dá)州急需一種高效節(jié)能、使用流量范圍寬廣、可以在無電源的地區(qū)使用、輕便實(shí)用的滴灌用泵的實(shí)情，達(dá)州市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究推廣站研制了QG100-50-20型水肥一體化滴灌用泵產(chǎn)品。

2 QG100-50-20型滴灌用泵的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)性能參數(shù)

將QG100-50-20型水肥一體化滴灌用泵的設(shè)計(jì)性能參數(shù)確定為：流量Q=50 m3/h=0.0139 m3/s、揚(yáng)程H=20 m、效率77.5%、轉(zhuǎn)速n=3 600 r/min、軸功率Pa=3.5 kW、動(dòng)力機(jī)功率N=5.5 kW、汽蝕余量NPSHr=3 m，泵進(jìn)出口配管直徑Φ100 mm/Φ100 mm。

2.2 主要水力特征尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算［2-10］

1）葉輪主要水力特征尺寸計(jì)算。

（備注：系數(shù)4.429就是（2g）0.5）

半蓋板厚度S=5 mm，葉片數(shù)Z一般取6～10枚，該葉輪取Z=6枚。

2）泵體主要水力特征尺寸計(jì)算。

泵體喉部面積：

泵體基圓直徑：D3=（1.03～1.10）D2=1.07D2=1.07×Φ115=Φ123.05 mm，取D3=Φ123 mm。

泵體基圓處流道寬度：b3=b2+2S+C=17+10+15=42 mm。

S：葉輪蓋板厚度，取5 mm。

C：葉輪蓋板與泵體流道的間隙，一般5～20 mm，雙邊總和取15 mm。

在高素質(zhì)人才引進(jìn)和員工技能培訓(xùn)方面，武漢華工后勤管理有限公司也采取內(nèi)外兼訓(xùn)的模式，組織廚師與普通員工每年參加各種形式的教育培訓(xùn)。通過創(chuàng)新烹飪方法、改革加工工藝和科學(xué)編制菜譜等手段，特別是對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)的中餐團(tuán)膳加工方式進(jìn)行脫胎換骨的改革，做到精細(xì)加工、粗菜精做、精菜細(xì)做、現(xiàn)做現(xiàn)賣，提高飯菜的口味、品質(zhì)與檔次，達(dá)到了家庭化的烹飪口味要求，師生的滿意度和認(rèn)同度不斷提高。

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)

QG100-50-20型水肥一體化滴灌用泵的組成示意圖見圖1，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)如下［2-4］。

1）葉輪選用已經(jīng)成熟的高效水力模型并以加大流量15%的流量來設(shè)計(jì)。

2）將離心泵無過載設(shè)計(jì)理論對(duì)葉輪作校核設(shè)計(jì)。

3）葉輪和泵體按照轉(zhuǎn)速n=3 600 r/min來設(shè)計(jì)，體積和質(zhì)量減小約24%。

4）葉輪密封環(huán)部位設(shè)計(jì)加工出反向阻水螺紋，降低內(nèi)漏，提高泵水力效率。

圖 1 QG100-50-20型水肥一體化滴灌用泵的組成示意圖

5）泵進(jìn)口吸水器座上設(shè)置手壓排氣裝置，在泵啟動(dòng)時(shí)排氣吸水。

6）將機(jī)組固定在鋼管制作的座架上，在吸水器座下面設(shè)置可調(diào)式支撐。

QG100-50-20型水肥一體化滴灌用泵的外形見圖2。

3 性能試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)GB/T 3216-2016《回轉(zhuǎn)動(dòng)力泵 水力性能驗(yàn)收試驗(yàn)1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)》，在水泵試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試，該泵機(jī)組設(shè)計(jì)點(diǎn)性能為：流量Q=50 m3/h，揚(yáng)程H=21.5 m，轉(zhuǎn)速n=3 600 r/min，效率77.8%（超過GB/T 13007規(guī)定的效率指標(biāo)1.1%），汽蝕余量NPSHr=3.0 m，軸功率Pa=3.76 kW（軸功率超過設(shè)計(jì)值3.5 kW是因?yàn)閾P(yáng)程超過設(shè)計(jì)值引起的），泵流量揚(yáng)程曲線下降平緩，性能試驗(yàn)見表1。

將QG100-50-20型水肥一體化滴灌用泵流量對(duì)應(yīng)揚(yáng)程、效率、汽蝕余量以及軸功率作出曲線，見圖3。

圖 2 QG100-50-20型水肥一體化滴灌用泵的外形照片

圖 3 QG100-50-20型水肥一體化滴灌用泵性能曲線圖

表 1 QG100-50-20型水肥一體化滴灌用泵性能試驗(yàn)表（n=3 600 r/min）

4 與原IS型泵的對(duì)比

QG100-50-20型水肥一體化滴灌用泵與原IS80-65-125型單級(jí)單吸離心泵的性能參數(shù)對(duì)比見表2，其他對(duì)比見表3。

表 2 性能參數(shù)對(duì)比

表 3 其他對(duì)比

5 節(jié)能節(jié)資計(jì)算

5.1 節(jié)能計(jì)算

IS80-65-125型單級(jí)單吸離心泵的效率為75%、軸功率為3.6 kW，QG100-50-20型水肥一體化滴灌用泵的效率為77.8%、在流量Q=50 m3/h、若適當(dāng)切割葉輪葉片到揚(yáng)程H=20 m時(shí)的軸功率為3.5 kW，單泵每小時(shí)節(jié)能3.6-3.5=0.1（kW），以每年80 d連續(xù)灌溉計(jì)算，可以節(jié)電0.1×80×24=192（kW·h），僅按100套估算，一年可以節(jié)電192×100=19 200（kW ·h） =1.92（萬kW·h），按照農(nóng)用電0.5元/kW ·h計(jì)算，節(jié)電為1.92×0.5=0.96（萬元）。

5.2 節(jié)資計(jì)算

IS80-65-125型泵動(dòng)力機(jī)的價(jià)格約為4 000元，QG100-50-20型水肥一體化滴灌用泵動(dòng)力機(jī)的價(jià)格約為2 000元，兩者相差2 000元，按100套估算可以節(jié)資20萬元。

6 結(jié)束語

設(shè)計(jì)研制出的QG100-50-20型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)離心泵機(jī)組，是一種高效節(jié)能、使用流量范圍寬廣、可以在無電源的地區(qū)使用、輕便實(shí)用的水肥一體化滴灌用泵產(chǎn)品。單臺(tái)套1次約可滴灌1.67 hm2，種植面積在10 hm2以內(nèi)的蔬菜種植專業(yè)合作社配置1臺(tái)套QG100-50-20型手壓排氣汽油機(jī)直聯(lián)離心泵機(jī)組輪灌即可。