無過（guò）載潛汙泵的設計思路

無過載潛水排汙泵是指能（néng）在關死揚程到（dào）零（líng）揚程的全揚（yáng）程範圍內任何工況點（diǎn）運行，均不發生過載或因過載而燒壞原動機的潛水泵，它的軸功率（lǜ）曲線比較平坦，且軸功率在全揚（yáng）程範圍內（nèi）都小於(等於)原動機的配套功率。它（tā）是一種泵與電機合二（èr）為一的輸送液體的特殊機械，機電一體潛（qián）入水中工作。對於（yú）電機功率在11 kW以下的小型（xíng）潛水排汙泵，常在多種場合使用，運行條件極其複（fù）雜（zá），泵的實際運行工況點經常變化。由於排出管路上沒有（yǒu）流量調節閥，因此因泵（bèng）過載而燒壞電機的現象時有發生（shēng）。所以，設（shè）計、製造無過載（zǎi）潛水排汙（wū）泵，對於提高（gāo）泵的可靠性、耐久性等有很大（dà）的現實意義。

一、水（shuǐ）力設計

1.1設計（jì）參數

    以實際中用途較廣的150QW145-10-7.5型潛水排汙泵為（wéi）例來探討無過載潛水排汙泵的水力設計過程，其設計方法對同類型（xíng）產品均適用。本設計的參數為：流量Q=145 m3／h，揚程H=10 m，轉速n=1450 r／min，比轉數（shù）nt=188。文獻[5]規定泵的效率η=61％，電機配套功率P=7.5 kW，排出口徑為150 mm，要（yào）求通過固（gù）體顆粒的大直徑為（wéi）45 mm。

1.2葉輪設計（jì）

  本（běn）設計取k2=7.25，則D2=220 mm。

(3)葉輪出口寬度b2

  葉輪流道出口斷麵大致為圓形時，b：=(0.60～0.75)Dj；而當葉輪流道出口斷麵不是圓（yuán）形（xíng）時，b：可取較小值，但應保證單個流（liú）道的出口斷麵麵積大致等於葉輪進口斷麵麵積的（de）50％。本設計取b：=0.7Dj，則b2=80 mm。

(4)流（liú）道包角φ

    包角φ大，則有利於（yú）葉輪（lún）與液體之間的能量轉（zhuǎn）換。為了保（bǎo）證該泵在全揚程範圍內具有（yǒu）無過載功率特性（xìng），且具有（yǒu）較（jiào）平坦的功率曲線，應取較大的流道包（bāo）角。通常乒為100°-250°,比轉數大時取小值，比轉（zhuǎn）數小時取大（dà）值。本（běn）設計取φ=170°，並采用等變角對（duì）數螺旋（xuán）線來繪製葉輪平麵圖的流道中線。

(5)流道出口安放角（jiǎo）盧：

對於無過載運行的離心泵（bèng），通常應選取較小的流道出（chū）口安放（fàng）角，一般P為10°～1 8°。本設計取β=14°。本設計的雙（shuāng）流道葉輪水力圖如圖1所示。圖中

圖1  無過載潛水排汙泵雙流道葉輪水力（lì）圖

(a)葉輪軸麵圖和平麵圖  (b)流道截麵圖主要流線坐標如表1、2、3所示。

1.3壓水室設計（jì）

   潛水排汙泵的壓水室通常有螺旋形壓水室、環形壓水室和準螺旋形壓水室3種形式，壓水（shuǐ）室的斷麵均有半圓形和矩形兩種（zhǒng）形狀。由於螺旋形（xíng）壓水室具有過流（liú）形狀完善、高效區寬、水力性能好等（děng）優點，且（qiě）該泵的比轉數較大（dà），故本（běn）設計采用螺旋形壓水室。為保證大顆粒和長纖維順利通過，渦室基圓直徑φ。應比普通離（lí）心泵大，一般取D3=(1.1～1.25)Dz；另外，渦室進口寬度b3、渦室隔舌安（ān）放角φ0、隔舌頭部直徑比普通離心泵略大些即可。因此，壓水室（shì）的水（shuǐ）力設計可按一般清（qīng）水離心（xīn）泵的設計過程（chéng）進（jìn）行，也可采用自行開發的（de）壓（yā）水（shuǐ）室計算機輔助水力（lì）設計軟件來進行設計。

二、試驗研究

2.1試驗方法

   潛水排汙泵（bèng）的（de）性能試驗在具有B級精度的開式試驗台上完成，該試驗台配備有潛水電泵自動測試係統，管路直徑為25～250 mm。按照國標GB／T1 2785-91《潛水（shuǐ）電泵試驗方法》進行試（shì）驗，其中流量采用渦輪流量計測（cè）量，揚程采用壓力傳感器測量，軸（zhóu）功（gōng）率采用電測法(UP損（sǔn）耗分析法)測量，轉速采用感應線圈法測量。試驗從小（xiǎo）流（liú）量開始一直測到額（é）定流量的160％左右，測量點多於15點。相關測試（shì）數據由計算機自動采集、處理後（hòu）換算成額定轉速(以1450 r／min)的值。

2.2試驗結果

150QW145-10-7.5型無過載潛水排汙泵（bèng）的性能曲線如圖2所示。額定工況點的測定值為：Q=145 m3／h，H=10.62 m，P=5.67 kW，η=74.04％，全揚程範圍內的大軸功（gōng）率P=6.29 kW。

2.3結果分析

(1)葉輪出口（kǒu）寬度為80 mm，遠大於要求通過固體顆粒大直徑為（wéi）45 mm的標（biāo）準規定值，無堵塞，抗纏繞性能好（hǎo），通過能力強。

(2)效（xiào）率高，高效（xiào）區寬，額定工況點泵的效（xiào）率比標（biāo）準規定值高13.04％，檢測結果完全符合文獻[5]的要求。

(3)功率曲線較平坦，斜率較小，在從（cóng）零揚程到關死揚程（chéng）的全揚程範圍內的大軸功率為6.29 kW，小（xiǎo）於額定功率7.5 kW，無過載性（xìng）能好（hǎo），可以在全揚程範（fàn）圍內安（ān）全可靠運行（háng）。

潛水排汙泵結構（gòu）簡單，使用方便，用途廣泛。無過載設計（jì）技術在（zài）潛水排汙泵上的應用進一步（bù）拓寬了其應用領域，提高了運行（háng）的可靠性，具有廣闊的推廣應用（yòng）前景。