張利， 尹顯明

（西南科技大學(xué)工程技術(shù)中心，四川綿陽(yáng)621010）

1 引言

葉輪泵是利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪產(chǎn)生離心力，使得泵體中的液流能量增加，通過(guò)泵體上的出口流出，再經(jīng)過(guò)管道輸往目的地，這就是葉輪泵的工作原理。

我中心設(shè)計(jì)制造的SB系列除沙葉輪泵為油田上的泥沙抽取設(shè)備，針對(duì)油田上的泥沙漿液渾濁、顆粒粗糙的工作條件，SB葉輪泵設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊、維修維護(hù)簡(jiǎn)便、工作效率高，且成本低廉，可供惡劣環(huán)境下的持續(xù)消耗使用。

2 工作原理

圖1 SB除沙葉輪泵工作原理圖

SB系列除沙葉輪泵的工作原理如圖1所示，啟動(dòng)設(shè)備前，先在泵體2和入口管道5中灌滿(mǎn)水。然后啟動(dòng)電機(jī)，通過(guò)皮帶輪和泵軸4帶動(dòng)葉輪3在泵體2內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力，將葉輪3上的水向四周高速甩出，流入出口管道1。這時(shí)，葉輪中心處由于水被甩出而形成低壓，根據(jù)流體總要從高壓區(qū)向低壓區(qū)流動(dòng)的原理，泵體外的泥沙漿在大氣壓作用下，從入口管道進(jìn)入泵體內(nèi)的葉輪中心，再被甩出。葉輪不停旋轉(zhuǎn)，泥沙漿源源不斷地被吸入和甩出，形成連續(xù)的揚(yáng)水效果。整個(gè)工作過(guò)程實(shí)際上就是一個(gè)能量傳遞和轉(zhuǎn)換的過(guò)程，將電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的動(dòng)能和勢(shì)能。

3 葉輪泵設(shè)計(jì)

SB系列除沙葉輪泵的主要部件有葉輪、泵體、軸封裝置和軸承，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

托架1為葉輪泵的安裝基體，因此，與其它零件配合的各部位尺寸精度和粗糙度均有較高要求。特別是安裝軸承的兩端，要求與軸承之間為緊配合，并且兩端孔中心同軸，以保證泵軸2的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。托架為HT250灰鑄鐵件，具有耐磨損的特性，同時(shí)灰鑄鐵成本較低，降低了葉輪泵的整體成本。

圖2 SB除沙葉輪泵結(jié)構(gòu)圖

泵軸2為葉輪泵的傳動(dòng)件，一端安裝葉輪4，另一端安裝V型皮帶輪。由三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶輪和平鍵驅(qū)動(dòng)，還可更換不同大小的皮帶輪來(lái)改變轉(zhuǎn)速。泵軸的兩端軸頸使用調(diào)心球軸承2313固定在托架1上，以保證高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的平穩(wěn)性。泵軸2采用42CrMo合金鋼，調(diào)質(zhì)處理，可輕松承受高強(qiáng)度負(fù)荷。

泵體3是一個(gè)封閉空間，作用為通過(guò)葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來(lái)吸入和排出流體。泵體上的排出管道截面積由小增大，使排出的流體流速降低，然后排出。泵體的作用實(shí)際上是一個(gè)機(jī)械能到流體的壓力能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)換裝置容器。泵體3采用HT250灰鑄鐵件，具有耐磨性好、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

葉輪4在吸入口一側(cè)無(wú)蓋板，而在另一側(cè)有蓋板，為半閉式葉輪，適用于輸送易沉淀或含有顆粒的物料。而葉輪的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能直接傳遞給流體，轉(zhuǎn)換為流體的壓能和動(dòng)能。葉輪4采用QT800球鑄鐵件，既具有優(yōu)良的機(jī)械性能，同時(shí)成本也不高。

4 使用效果

SB系列除沙葉輪泵在國(guó)內(nèi)外的各大油田都有使用，用戶(hù)反映效果良好。該型泵在惡劣工作環(huán)境下的動(dòng)作可靠，調(diào)整維修方便，有效地保證了油田鉆井時(shí)抽出深井內(nèi)泥沙漿的要求，成本低廉，可供持續(xù)消耗。投入生產(chǎn)以來(lái)，起到了極好的作用。

［1］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［2］ 黃平.常用機(jī)械零件及機(jī)構(gòu)圖冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.