第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國機械技術(shù)水平的發(fā)展和計算機輔助設(shè)計的不斷進步，潛水電泵在設(shè)計初期利用計算機，從繪圖到產(chǎn)品模擬，使?jié)撍姳玫臉?gòu)造更加合理，產(chǎn)品的吻合度有了大的發(fā)展和提高。

由于潛水電泵的發(fā)展基本上取決于密封技術(shù)的 研究 成果。因而近年來我國 研究 機構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)通過對潛水電泵密封材料和密封技術(shù)的 研究 ，目前在電氣密封和軸承密封這兩部分的技術(shù)上有了明顯的進步。在濕式潛水電機上，這兩部分密封解決得比較成功，國內(nèi)有許多潛水泵廠就以生產(chǎn)單一的濕式潛水電機配套泵段的，如安慶電機廠、泰州潛水電泵廠等。濕式潛水電機的電氣密封和軸承密封各自獨立，如軸承密封失靈，只引起水潤滑軸承的潤滑水進砂、油脂或稀油潤滑的滾動軸承進水，后果是加速磨損和銹蝕，只要電機不短路照常可以運轉(zhuǎn)。所以，只要用戶按維修保養(yǎng)規(guī)程及時更換易損件和潤滑油，就能保證濕式潛水電泵長期運轉(zhuǎn)。對于使用干式電機的潛水電泵，軸上的機械密封除了密封電機下軸承(油室)外，還承擔(dān)密封電機內(nèi)腔，以嚴格防止被輸送液體進入電機內(nèi)部。

潛水電泵的密封除了采取上述措施以外，仍在進一步地 研究 怎樣才能提高它的密封可靠性和安全性。例如大功率的干式電機另設(shè)有由外界向電機內(nèi)腔的自動補氣裝置，使電機內(nèi)部處于正壓狀態(tài)，平衡或大于機構(gòu)密封外界的水壓力，以達到加強止漏的效果。還有對水泵段的機械密封采取減壓措施，例如開設(shè)減壓孔或增加甩水器，以降低此處的水壓力和防砂。

在改善已有產(chǎn)品技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，通過發(fā)展新型產(chǎn)品來打破已有產(chǎn)品在使用上的局限性。由于引進國內(nèi)外先進生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)線，并堅持不斷的實踐和鉆研，我國新開發(fā)出的易揚磁懸浮潛水電泵實現(xiàn)了世界潛水電泵領(lǐng)域的重大突破,有效解決了傳統(tǒng)潛水電泵所具有的種種弊端：如轉(zhuǎn)換效率偏低、軸承易損、耗電偏高、揚程有限、檢修頻繁等；該潛水泵可廣泛使用于農(nóng)田灌溉、工礦企業(yè)的供排水及高原、山區(qū)的生活供水等領(lǐng)域。解決了制約潛水電泵領(lǐng)域發(fā)展的軸向力問題,潛水電泵的揚程有了突破性提高，填補了超高揚程和超大流量的市場空白。并且在技術(shù)上改變了潛水電泵的制造工藝,使轉(zhuǎn)換效率達到世界領(lǐng)先水平,節(jié)能效果非常顯著,可給用戶帶來巨大節(jié)能降耗效益。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點或流程

1、潛水電泵的結(jié)構(gòu)

潛水電泵是將泵與電機緊密結(jié)合成一體共同潛水運行的機組。通常根據(jù)泵與電機間相對位置的不同，可將潛水電泵分為上泵式和下泵式兩種主要結(jié)構(gòu)形式。

1）上泵式潛水電泵

上泵式潛水電泵結(jié)構(gòu)泵在上面，電機在下面。這種結(jié)構(gòu)有利于減小泵的徑向尺寸，故多用于井用潛水電泵和小型作業(yè)面潛水電泵。

在上泵式潛水電泵結(jié)構(gòu)中，通常采用濕式潛水電機。電機內(nèi)腔充滿清水、變壓器油或錠子油，其定子線圈用加強絕緣的耐油、耐水漆包線繞制。定轉(zhuǎn)子浸在液體中運轉(zhuǎn)，電機外面又被水淹沒，冷卻條件好。濕式電機軸承可采用工程塑料軸承或滾動軸承。對軸伸端和軸承的密封采用骨架式油封或機械密封，密封僅起防泥沙和臟水的作用，結(jié)構(gòu)簡單。濕式潛水電泵較徹底地解決了電磁部分和軸承部分的密封問題，推廣應(yīng)用較早。但濕式電機定轉(zhuǎn)子間隙中水摩擦損失較大，與轉(zhuǎn)子外徑的５次方成正比。所以通常做成細長型，以降低摩擦損失，提高電機效率。

２）下泵式潛水電泵

泵位于電機下面的稱為下泵式潛水電泵，通常它又可以分為內(nèi)裝式和外裝式兩種。內(nèi)裝下泵式潛水電泵所輸送的液體首先通過包圍電機的環(huán)形流道，使之冷卻電機后再流出泵壓出口。這種泵即使在接近排干吸水池的情況下，也不必擔(dān)心電機升溫，故應(yīng)用范圍正在日益擴大。外裝下泵式潛水電泵則直接從葉輪后的壓水室或?qū)~體出口處排出液體，電機也被抽送的液體冷卻。由于下泵式結(jié)構(gòu)可以在較淺的液體中也能工作，故常用于作業(yè)面潛水電泵，尤其它是大口徑潛水電泵的主要結(jié)構(gòu)型式。對于下泵式潛水電泵而言，因為它可以采用工藝上能夠大批量生產(chǎn)的普通干式三相異步電機，在密封上反將電機機殼配合面用“Ｏ”型橡膠密封圈封閉，輸出軸從下端伸出。在軸伸部位裝有在封液中旋轉(zhuǎn)的機械密封裝置，一般為一至三道單端面或雙端面機械密封，以嚴格防止被輸送液體沿軸進入電機內(nèi)腔。而在早期還曾采用一種氣墊密封結(jié)構(gòu)，在電機下端有一個氣封室，它靠幾個孔道與外界相通，泵潛入吸液池后，氣封室內(nèi)的空氣在外界液體壓力的作用下形成氣墊，從而阻止液體進入電機內(nèi)腔。

下泵式潛水電泵的機械密封位于出口水流高壓區(qū)，揚程越高，此處水壓力越高，所以機械密封的性能受到揚程的控制。

2、潛水電泵的密封和保護技術(shù)

機械密封的材料和結(jié)構(gòu)已有了很大的發(fā)展，一般在電機與不利部件之間裝有一至三道單端面或雙端面機械密封。通常上層是石墨/碳化鎢，下層是碳化鎢/碳化鎢。另外，密封材料除碳化鎢以外，也可采用碳化硅、氧化鋁或其它硬質(zhì)合金副等。另外，對潛水電泵可附設(shè)多層保護裝置，例如在定子繞組中內(nèi)裝熱過載保護器，以防止電機過載而發(fā)熱。

在接線腔內(nèi)設(shè)置漏水檢測探頭，當(dāng)電纜線斷裂或其它原因漏水時，探頭發(fā)出信號，控制系統(tǒng)對泵實施保護。在干式電機的下軸承處設(shè)有滲漏集水槽，槽內(nèi)裝有漏水檢測器———浮子開關(guān)，如果滲漏到槽內(nèi)的液體達到一定量時便自動報警。在機械密封端的油室內(nèi)還設(shè)有電極保護，當(dāng)水滲漏到油室內(nèi)時電極發(fā)出信號，由控制系統(tǒng)顯示。此時，管理人員及時保養(yǎng)，對機械密封進行檢查和更換，把集水槽和油室內(nèi)液體倒出，并對油室再加入新的機械油，然后將螺栓擰緊即可。整個保養(yǎng)過程簡單、方便，水泵即刻又可投入工作。

3、潛水電泵的控制系統(tǒng)

由于潛水電泵是潛入水下工作，它的控制系統(tǒng)尤其重要。因此，當(dāng)在設(shè)計潛水電泵的各項功能時，應(yīng)該要同時考慮它的控制系統(tǒng)。

１）水位控制系統(tǒng)

水位控制系統(tǒng)通常有四種形式。

在泵站中，多數(shù)情況下應(yīng)選擇浮球式水位調(diào)節(jié)器。在調(diào)節(jié)器內(nèi)裝有開關(guān)，用來對調(diào)節(jié)器隨水位變化而傾斜或垂直時進行操縱。對于一臺泵，啟動和停機時用兩個水位調(diào)節(jié)器來設(shè)定，而對于備用泵的水位調(diào)節(jié)、報警等可由附加的調(diào)節(jié)器設(shè)定。

在建筑工地、礦山和抽送有爆炸危險的介質(zhì)等場合，可選用遙控裝置。它裝在控制盤上，用來測量電機電流。同時還可測量運行時間并確定停機時間，僅適用于控制單臺泵的運行。水位控制系統(tǒng)當(dāng)流量很大而要求揚程較低時，常用電極來進行水位控制，如在土壤改良和排水場合。

另外，在小吸水池或流動紊亂的泵站，也采用電極來控制水位，它只需很小的空間，裝在直徑５０ｍｍ的管子里，水位高度易于控制。

在抽送地面水的泵站，即吸水池較小和水流紊動的情況下，氣泡控制是調(diào)節(jié)水位的可靠方法，它可以用于所有形式的泵和所有介質(zhì)。這種控制方法，在水中設(shè)有運動部件，因而不會有卡位或粘附的問題，只需用一根塑料軟管插入介質(zhì)即可。

2）組合水位和泵的控制系統(tǒng)

組合水位和泵的控制系統(tǒng)通常也有四種形式。

ＡＰＣ自動調(diào)節(jié)泵控制系統(tǒng)是用于雙泵泵站的水位控制系統(tǒng)，它是控制泵的運行和調(diào)節(jié)吸水池水位的一種實用和經(jīng)濟的方法。該系統(tǒng)的控制裝置是一臺微型程序處理機，它可以很容易地安裝在泵站控制盤上，檢測潛水電泵電機的電流消耗，而不需要在吸水池中直接檢測水位。采用該系統(tǒng)還可省去水位控制設(shè)施，保護泵站清潔。同時它還具有使泵輪換運行的功能，以獲得使泵的磨損均衡和維持間隔時間的經(jīng)濟運行。

帶攪拌閥的ＡＰＣ自動調(diào)節(jié)泵控制系統(tǒng)除了具有上述水位控制功能外，主要的還具有十分驚人的清理泵坑的效果。攪拌閥可以安裝于所有污水泵的泵體上，當(dāng)泵啟動時可以形成強有力的攪拌作用，使淤泥及覆蓋物料被攪拌成懸浮狀而抽走。

ＰＰＣ壓電泵控制系統(tǒng)是一種壓力感應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它是用來控制雙泵泵站運行和調(diào)節(jié)水位的一種實用和經(jīng)濟的方法。該控制系統(tǒng)由一個傳感器和一個水位控制裝置組成，傳感器放于吸水池中檢測壓力。同時，在每一個運行周期內(nèi)，該系統(tǒng)還具有使泵輪換運行的功能。

帶攪拌閥的ＰＰＣ壓電泵控制系統(tǒng)，在每一個工作周期開始時，利用攪拌閥翻動吸水池中的水，從而可以防止浮動的固體物沉積，這樣將使泵站內(nèi)的工作環(huán)境大為改善。實踐表明，這種帶攪拌閥的ＰＰＣ壓電泵控制系統(tǒng)可以使泵坑的清淤工作量大為減少或者根本無需清淤。３泵啟動與停機的控制另外，在泵的啟動和停機過程中也配備有控制系統(tǒng)，例如１～６臺泵的共同停機和分別啟動水位控制，１～２臺泵的延時啟動和停機控制，２～６臺泵的不同啟動和停機水位控制及其２～３臺泵的串聯(lián)運行控制等。

第三節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析

1、開發(fā)高可靠性機械密封

機械密封是潛水電泵的關(guān)鍵部分,采用兩道單端面機械密封,這樣介質(zhì)的壓力可以作用到端面,泄漏方向為內(nèi)流型,這些都是有利的,但結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜。在油室內(nèi)裝雙端面機械密封,兩側(cè)的端面應(yīng)采用不同的結(jié)構(gòu)型式,使介質(zhì)的壓力能作用到下側(cè)的端面上,否則只靠彈簧力,密封端面的反推力易使端面打開。因此,還應(yīng)進一步在結(jié)構(gòu)和材料方面進行 研究 ,提高其可靠性和壽命。

2、新材料新技術(shù)新工藝等將逐步應(yīng)用

普通泵已使用不銹鋼、氟塑料(Ｆ４６)、襯塑、襯膠、噴涂陶瓷等,所有這些材料應(yīng)當(dāng)盡快應(yīng)用到潛水電泵上,擴大潛水泵的應(yīng)用領(lǐng)域。而計算機輔助設(shè)計、輔助制造和輔助測試等新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用也勢在必行。事實證明,新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用,不但解放勞動生產(chǎn)力,而且還可以保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

3、機電一體化的進一步發(fā)展

正如科學(xué)技術(shù)的發(fā)展一樣．現(xiàn)階段科技領(lǐng)域中交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科越來越豐富，跨學(xué)科的共同 研究 是十分普遍的事情，作為潛水泵產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展亦是如此。以取消泵的軸封問題為例，必須從電機結(jié)構(gòu)開始，僅局限于泵本身是沒有辦法實現(xiàn)的，解決潛水泵的噪聲問題，除解決泵的流態(tài)和振動外，同時需要解決電機風(fēng)葉的噪聲和電磁場的噪聲；提高潛水泵的可靠性，必須在潛水電機內(nèi)加設(shè)諸如泄漏保護、過載保護等措施；提高潛水泵的運行效率，須借助于控制技術(shù)的運用等等。因而發(fā)展?jié)撍眉夹g(shù)水平，則必須從配套的電機、控制技術(shù)等方面同時著手，通過新的生產(chǎn)技術(shù)、新的設(shè)計理念最大限度地提升機電一體化綜合水平。


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