謝文麗黑龍江鶴崗市斯達(dá)排沙潛水泵有限公司

帶攪拌功能礦用潛水排沙電泵的研制

謝文麗
黑龍江鶴崗市斯達(dá)排沙潛水泵有限公司

帶攪拌功能礦用潛水排沙電泵是潛水電泵與攪拌器的組合，能使沉積在水池底部的固體顆粒懸浮起來。該泵具有水力設(shè)計(jì)優(yōu)良、節(jié)能效果顯著、結(jié)構(gòu)合理、防纏繞、無堵塞、起動(dòng)平穩(wěn)、安全可靠、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，特別適用于井下水倉(cāng)清理淤泥沙工作、采掘巷道排送含有煤泥、巖粉等含顆粒物的污水。

潛水泵；電機(jī)；攪拌器；排沙

前言：

我國(guó)煤礦用普通潛水泵抽排泥沙水時(shí)，不能完全將水排放干凈，須配套建設(shè)污水沉淀池，沉淀后的淤泥要專人清理，使采掘成本增加，工作效率降低。為了克服存在的不足，針對(duì)礦山實(shí)際環(huán)境，研制開發(fā)了帶攪拌功能礦用潛水排沙電泵，解決了因攪拌輪與立式泵使用一個(gè)電機(jī)工作而產(chǎn)生功率過載燒損電機(jī)的問題。實(shí)現(xiàn)了無需沉淀就可以將含泥沙的煤泥水排到主水倉(cāng)或直接排放到地面，減少建設(shè)沉淀池的投資，降低了采掘成本。尤其是該潛水泵可以通暢地排放高濃度煤泥、巖粉、泥沙、灰漿、礦渣甚至水泥沙漿等重介質(zhì)，是煤礦理想的排沙設(shè)備。

一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

帶攪拌功能礦用潛水排沙電泵是潛水電泵與攪拌器的組合。潛水電泵包括泵體、葉輪、密封油室、機(jī)械密封、電機(jī)殼、電機(jī)、濾網(wǎng)、接線腔、底座等部件。電泵的電機(jī)殼是雙層夾套結(jié)構(gòu)式的，在電機(jī)殼的外套下半圓周開長(zhǎng)方型口，在長(zhǎng)方型口上設(shè)有吸水濾網(wǎng)。泵體通過外側(cè)錐形環(huán)腔的法蘭直接安裝在電機(jī)上，泵體內(nèi)部是螺旋形的，在泵體內(nèi)軸向與出水口對(duì)中的位置設(shè)有加寬的葉輪，葉輪位于電機(jī)轉(zhuǎn)軸的一端。在泵體與電機(jī)之間形成錐形環(huán)腔，錐形環(huán)腔中設(shè)有密封油室，密封油室中設(shè)有機(jī)械密封。在臥式電泵接線腔的一側(cè)設(shè)有攪拌器，在攪拌器電機(jī)上設(shè)有攪拌輪，攪拌器電機(jī)和攪拌輪為同軸式。在攪拌器電機(jī)的下部設(shè)有一個(gè)半圓板，半圓板上有5個(gè)均布30°的孔，用來與底座上的支承板聯(lián)接，可向左或向右旋轉(zhuǎn)角度，實(shí)現(xiàn)120°自由定向定位。攪拌器與接線腔用固定夾板聯(lián)接，使攪拌器更加牢固。使用時(shí)，先把攪拌器按需要調(diào)整角度后安裝定位，然后將電泵吊裝固定后，先開啟一段時(shí)間攪拌器，均勻攪拌污水、再開啟電泵，共同完成排污排沙工作。

二、技術(shù)特點(diǎn)：

1、電機(jī)

在整個(gè)系列產(chǎn)品中電機(jī)冷卻是關(guān)鍵技術(shù)之一，以往潛水泵的電機(jī)冷卻多采用電機(jī)殼外表面散熱片冷卻為主，靠空氣的流動(dòng)達(dá)到冷卻電機(jī)的目的，當(dāng)外界負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電機(jī)極易發(fā)生過載甚至燒毀電機(jī)。潛水排沙電泵在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了水泵在輸送固體時(shí)，增加電機(jī)輸出功率的問題，采用水冷卻方式即利用輸送介質(zhì)冷卻電機(jī)。高速流動(dòng)輸送介質(zhì)在電機(jī)殼夾層中高速流動(dòng)，將電機(jī)殼表面熱量迅速帶走，完成熱量交換，充分冷卻電機(jī)將電機(jī)溫升始終保持在穩(wěn)定的溫度內(nèi)，使電機(jī)性能充分發(fā)揮，即使水泵負(fù)載發(fā)生大的波動(dòng)也不會(huì)導(dǎo)致電機(jī)過載，達(dá)到“有水水冷，無水風(fēng)冷”的目的。充分冷卻效果使同樣功率電機(jī)獲得不同性能的效果。

2、葉輪及過流部件

潛水排沙電泵采用“二相流”設(shè)計(jì)理論，應(yīng)用PCAD軟件設(shè)計(jì)的獨(dú)特葉輪結(jié)構(gòu)及過流部件結(jié)構(gòu)，利用增加葉輪出口寬度，改變?nèi)~片厚度等方法，增強(qiáng)抗堵塞能力，提高葉輪輸送固體顆粒的能力，增大流道通過大粒固體顆粒的能力。減少流體流動(dòng)時(shí)的水力損失，為求最大化提高水力效率，過流部件采用耐磨鑄鐵制造，抗磨耐用。密封口環(huán)用碳化鎢硬質(zhì)合金制造，保持合適的密封間隙，減少容積損失，提高容積效率。并配合特殊泵體收集結(jié)構(gòu)提高能量轉(zhuǎn)換利用率，使之具有排沙耐磨的特點(diǎn)。

3、機(jī)械密封

在油室內(nèi)，采用了碳化鎢雙端面硬質(zhì)合金的機(jī)械密封。油室中的油可傳出電機(jī)軸和軸承的熱量，并有效地防止液體滲漏。在油室上方有骨架油封，防止油滲漏到電機(jī)里，以致保護(hù)電機(jī)，在油室下方有停車密封，防止在水泵停車時(shí)，泵的液體進(jìn)入油室，保護(hù)了泵的密封情況，這樣一來，這種水泵已形成了“三重密封”，保證了水泵的密封使用壽命，從而保證了水泵的使用壽命。

4、攪拌器

攪拌器是利用流體動(dòng)力學(xué)原理設(shè)計(jì)與螺旋漿理論設(shè)計(jì)的，通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生紊流，并帶動(dòng)介質(zhì)流動(dòng)旋轉(zhuǎn)，這種流動(dòng)不僅包括主要的水平方向的流動(dòng)，也含有垂直方向的流動(dòng)。為使攪拌器在最佳水力點(diǎn)進(jìn)行工作，并保證攪拌器能產(chǎn)生充分的射流，使介質(zhì)中的固體保持懸浮，防止活性污泥絮凝沉淀，引導(dǎo)邊經(jīng)特別成型以完善其流線外形，攪拌葉片是三片螺旋漿，把力被均勻分配到三個(gè)葉片上，既能產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)高的軸向推力，又能保持更為平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)。兩面彎曲的外形使葉片在擠壓介質(zhì)時(shí)具有更高的強(qiáng)度和剛度，配合使用高鉻耐磨材料和高效外廓及自清潔功能，保證攪拌器安全可靠，無故障和平衡地運(yùn)行。

三、產(chǎn)品試驗(yàn)：

帶攪拌功能礦用潛水排沙電泵樣機(jī)制造成功后，試驗(yàn)人員模擬井下的使用工況，向水池內(nèi)投入大量泥沙，運(yùn)行后攪拌器充分發(fā)揮了攪拌的作用，試驗(yàn)歷經(jīng)300小時(shí)不間斷的滿負(fù)荷試驗(yàn)，揚(yáng)程、流量和功率都滿足設(shè)計(jì)要求，以100-20-18.5kW為例，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別為：關(guān)死點(diǎn)：0mm3、25.8m、6.9kW,額定點(diǎn)：102.3mm3、20.5m、16.6 kW，最大點(diǎn)：128mm3、13.2m、18.3kW。之后把樣機(jī)送至煤礦井下實(shí)際工況下進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)3個(gè)月，無異常現(xiàn)象發(fā)生，取得了良好的效果。

四、結(jié)束語(yǔ)：

帶攪拌功能礦用潛水排沙電泵體積小，泵與攪拌器為兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)，在使用中各自完成自己的工作，使用安全、運(yùn)輸安裝方便，攪拌器合理的定位與泵組合后能有效防止水池底部固體顆粒的沉積，均衡地抽排到高濃度的泥沙污水，是煤礦井下水倉(cāng)清理淤泥沙工作理想的工具。

[1]關(guān)醒凡《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)》宇航出版社

[2]丁祖榮《流體力學(xué)》高等教育出版社，

謝文麗（1971-），女，黑龍江鶴崗人，1990年畢業(yè)于佳木斯聯(lián)合職工大學(xué)機(jī)械專業(yè)，現(xiàn)就職于鶴崗市斯達(dá)排沙潛水泵有限公司工程師。