謝文麗黑龍江鶴崗市斯達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。該泵具有水力設計優(yōu)良、節(jié)能效果顯著、結構合理、防纏繞、無堵塞、起動平穩(wěn)、安全可靠、使用壽命長等特點，特別適用于井下水倉清理淤泥沙工作、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；攪拌器；排沙

前言：

我國煤礦用普通潛水泵抽排泥沙水時，不能完全將水排放干凈，須配套建設污水沉淀池，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，針對礦山實際環(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電機工作而產(chǎn)生功率過載燒損電機的問題。實現(xiàn)了無需沉淀就可以將含泥沙的煤泥水排到主水倉或直接排放到地面，減少建設沉淀池的投資，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備。

一、結構特點：

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、機械密封、電機殼、電機、濾網(wǎng)、接線腔、底座等部件。電泵的電機殼是雙層夾套結構式的，在電機殼的外套下半圓周開長方型口，在長方型口上設有吸水濾網(wǎng)。泵體通過外側錐形環(huán)腔的法蘭直接安裝在電機上，泵體內(nèi)部是螺旋形的，在泵體內(nèi)軸向與出水口對中的位置設有加寬的葉輪，葉輪位于電機轉(zhuǎn)軸的一端。在泵體與電機之間形成錐形環(huán)腔，錐形環(huán)腔中設有密封油室，密封油室中設有機械密封。在臥式電泵接線腔的一側設有攪拌器，在攪拌器電機上設有攪拌輪，攪拌器電機和攪拌輪為同軸式。在攪拌器電機的下部設有一個半圓板，半圓板上有5個均布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，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、技術特點：

1、電機

在整個系列產(chǎn)品中電機冷卻是關鍵技術之一，以往潛水泵的電機冷卻多采用電機殼外表面散熱片冷卻為主，靠空氣的流動達到冷卻電機的目的，當外界負載發(fā)生變化時，電機極易發(fā)生過載甚至燒毀電機。潛水排沙電泵在設計時充分考慮了水泵在輸送固體時，增加電機輸出功率的問題，采用水冷卻方式即利用輸送介質(zhì)冷卻電機。高速流動輸送介質(zhì)在電機殼夾層中高速流動，將電機殼表面熱量迅速帶走，完成熱量交換，充分冷卻電機將電機溫升始終保持在穩(wěn)定的溫度內(nèi)，使電機性能充分發(fā)揮，即使水泵負載發(fā)生大的波動也不會導致電機過載，達到“有水水冷，無水風冷”的目的。充分冷卻效果使同樣功率電機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”設計理論，應用PCAD軟件設計的獨特葉輪結構及過流部件結構，利用增加葉輪出口寬度，改變?nèi)~片厚度等方法，增強抗堵塞能力，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。減少流體流動時的水力損失，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構提高能量轉(zhuǎn)換利用率，使之具有排沙耐磨的特點。

3、機械密封

在油室內(nèi)，采用了碳化鎢雙端面硬質(zhì)合金的機械密封。油室中的油可傳出電機軸和軸承的熱量，并有效地防止液體滲漏。在油室上方有骨架油封，防止油滲漏到電機里，以致保護電機，在油室下方有停車密封，防止在水泵停車時，泵的液體進入油室，保護了泵的密封情況，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力學原理設計與螺旋漿理論設計的，通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生紊流，并帶動介質(zhì)流動旋轉(zhuǎn)，這種流動不僅包括主要的水平方向的流動，也含有垂直方向的流動。為使攪拌器在最佳水力點進行工作，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葉片上，既能產(chǎn)生一個相對高的軸向推力，又能保持更為平穩(wěn)地運轉(zhuǎn)。兩面彎曲的外形使葉片在擠壓介質(zhì)時具有更高的強度和剛度，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，無故障和平衡地運行。

三、產(chǎn)品試驗：

帶攪拌功能礦用潛水排沙電泵樣機制造成功后，試驗人員模擬井下的使用工況，向水池內(nèi)投入大量泥沙，運行后攪拌器充分發(fā)揮了攪拌的作用，試驗歷經(jīng)300小時不間斷的滿負荷試驗，揚程、流量和功率都滿足設計要求，以100-20-18.5kW為例，實驗數(shù)據(jù)分別為：關死點：0mm3、25.8m、6.9kW,額定點：102.3mm3、20.5m、16.6 kW，最大點：128mm3、13.2m、18.3kW。之后把樣機送至煤礦井下實際工況下進行工業(yè)性試驗3個月，無異?，F(xiàn)象發(fā)生，取得了良好的效果。

四、結束語：

帶攪拌功能礦用潛水排沙電泵體積小，泵與攪拌器為兩個獨立的機構，在使用中各自完成自己的工作，使用安全、運輸安裝方便，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，是煤礦井下水倉清理淤泥沙工作理想的工具。

[1]關醒凡《現(xiàn)代泵技術手冊》宇航出版社

[2]丁祖榮《流體力學》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)合職工大學機械專業(yè)，現(xiàn)就職于鶴崗市斯達排沙潛水泵有限公司工程師。