李小宇

摘 要：目前丘陵山區(qū)農(nóng)田排灌用泵大多是單級(jí)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(jí)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(diǎn)，通過研制測(cè)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(jī)購機(jī)補(bǔ)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(jì) 研制 節(jié)能

中圖分類號(hào)：TH12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

1 前言

對(duì)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(yáng)程在25m以內(nèi)，目前使用的大多是單級(jí)單吸結(jié)構(gòu)離心泵，泵效率大多在70%以下，泵機(jī)組不節(jié)能，投資成本高，且檢修時(shí)要拆卸泵與管路等，這對(duì)于既缺乏起吊設(shè)備也缺乏勞動(dòng)力的丘陵山區(qū)來說很不方便。

在國(guó)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(jí)雙吸清水離心泵最低揚(yáng)程一般是42m，沒有30m以下的，泵效率只有70%且結(jié)構(gòu)差；國(guó)外有此參數(shù)的200口徑單級(jí)雙吸清水離心泵，泵效率在73%以上，質(zhì)量好，但價(jià)格是國(guó)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(shí)。

目前丘陵山區(qū)農(nóng)田排灌用泵大多是單級(jí)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?cè)O(shè)計(jì)研制的XDS200-150-160型單級(jí)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(diǎn)，該泵性能參數(shù)也在農(nóng)機(jī)購機(jī)補(bǔ)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(jí)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(yáng)程：22m，轉(zhuǎn)速：2950r/min，效率：72%，氣蝕余量：5.1m，軸功率：21.6kW，配套動(dòng)力30kW。

2.2 創(chuàng)新結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）雙吸葉輪的高效水力設(shè)計(jì)，采用優(yōu)秀水力模。

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

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

（4）泵殼體采用水平剖分中開式結(jié)構(gòu)，檢修時(shí)就可以不動(dòng)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(shí)要保留葉輪蓋板），可以擴(kuò)大使用范圍。

（6）設(shè)置泵體喉部活動(dòng)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(dòng)插件來改變泵體渦殼喉部面積，以適應(yīng)相同口徑泵對(duì)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(yùn)行使用時(shí)轉(zhuǎn)子左右擺動(dòng)，減小泵振動(dòng)。

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

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

（10）密封腔設(shè)計(jì)成填料與機(jī)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(dá)到冷卻潤(rùn)滑填料的理想效果。

（12）泵軸采用剛性設(shè)計(jì)，使泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)??；軸設(shè)計(jì)有正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)軸，方便用戶選用；軸采用通用設(shè)計(jì)，提高整泵標(biāo)準(zhǔn)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(cè)試性能結(jié)果

經(jīng)過制作模具、澆鑄、機(jī)械加工、組裝工序后，泵整機(jī)測(cè)試在工廠標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)臺(tái)上按照GB3216測(cè)試，該泵性能如下：

流量：260m3/h，揚(yáng)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(jì)值是因?yàn)楸脫P(yáng)程超了，這是允許的），性能均達(dá)到或超過設(shè)計(jì)指標(biāo)。

泵性能測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)指標(biāo)、國(guó)內(nèi)同參數(shù)近似泵對(duì)比見下表1：

表1：性能對(duì)比表

泵型號(hào)

流量（m3/h）

揚(yáng)程

（m）

轉(zhuǎn)速（r/min）

效率

（%）

軸功率（kW）

電機(jī)（kW）

對(duì)比結(jié)果

XDS200-150-160設(shè)計(jì)指標(biāo)

260

22

2950

72

21.64

30

XDS200-150-160實(shí)測(cè)指標(biāo)

260

22.7

2950

72.3

22.3

30

高效、無過載、檢修方便

國(guó)內(nèi)同參數(shù)近似泵指標(biāo)

260

22

2950

70

22.25

37

低效、動(dòng)力機(jī)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(yáng)程條件下，泵出口閥門可以在任意開度使用，泵選配30kW電機(jī)作動(dòng)力是完全安全的，而國(guó)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(dòng)力為37kW電機(jī)，其各種附加配套設(shè)施都大一檔了，XDS200-150-160型泵電機(jī)等各種配套附屬設(shè)施都小一檔，機(jī)組系統(tǒng)配套購買價(jià)格約為國(guó)內(nèi)同參數(shù)近似泵系統(tǒng)配套價(jià)格的80%，XDS200-150-160型泵機(jī)組具有明顯的節(jié)資性，泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)很小，可以安全長(zhǎng)周期運(yùn)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(jì)算

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

其節(jié)電效果計(jì)算如下：在泵效率72.3%時(shí)，泵軸功率：260x22/（3.6x102x0.723）=21.55kW，而國(guó)內(nèi)同參數(shù)近似泵效率70%時(shí)，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(yùn)行使用來計(jì)算的話，單臺(tái)套可以節(jié)約電：0.7x24x365=6132 kW/h /年，若以年產(chǎn)1000臺(tái)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(jì)算的話，1000臺(tái)套連續(xù)運(yùn)行年節(jié)約電費(fèi)達(dá)：6132000x0.7=4292400元（429.24萬元），社會(huì)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?cè)O(shè)計(jì)研制的XDS200-150-160型單級(jí)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(diǎn)，該泵性能參數(shù)也在農(nóng)機(jī)購機(jī)補(bǔ)貼范圍之內(nèi)，待納入農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼范圍后就更加有利于在全國(guó)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。

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