泵的知（zhī）识

无过载潜水排（pái）污泵是指能在关死扬程到零扬程的全扬程范围内任何工况（kuàng）点运行（háng），均不发生过（guò）载或因过载（zǎi）而烧（shāo）坏原动机的潜水泵，它的轴功率曲线比较平坦，且轴（zhóu）功率在全扬程范围内都小于(等于)原动机（jī）的配套功率。它是一（yī）种泵与电机合二为一的输送（sòng）液体的特殊机械（xiè），机电一体潜入水中工作（zuò）。对于电机功率（lǜ）在11 kW以下（xià）的小（xiǎo）型潜水排污泵，常在多种场合使用（yòng），运行条件极其复杂，泵的实际运（yùn）行（háng）工况点经常变化。由于排出管路上没（méi）有流量调节阀，因此因泵（bèng）过（guò）载而烧坏电机的现象时有发生。所以，设计、制造无过载（zǎi）潜水排污泵，对于提高泵的可靠性、耐久性等有（yǒu）很大的现实意（yì）义。

一、水力设计

1.1设计参数

    以实际中用途较广的150QW145-10-7.5型潜水排污泵为例来探讨无过载潜水排污泵的水力设计过程，其（qí）设计方法对同类型产品均适用。本设计（jì）的参数为（wéi）：流量Q=145 m3／h，扬程H=10 m，转速n=1450 r／min，比转数nt=188。文献[5]规定泵的效率η=61％，电机配套功率（lǜ）P=7.5 kW，排出口径为150 mm，要求通过（guò）固体颗（kē）粒的大直径为45 mm。

1.2叶轮设（shè）计（jì）

  本设计取k2=7.25，则D2=220 mm。

(3)叶轮出口宽度（dù）b2

  叶轮流道出口断（duàn）面大致为圆（yuán）形时，b：=(0.60～0.75)Dj；而当叶（yè）轮流道（dào）出口断面不是圆形时，b：可取较小值，但应保证单个流道的出口断面面积大致等于叶轮进口（kǒu）断面面积的50％。本设计取b：=0.7Dj，则b2=80 mm。

(4)流（liú）道包角φ

    包角φ大，则有利于叶轮与液体之间的能量转换。为了保证该泵在全扬程范围内具有无过载功率特性，且具有较平坦的功率曲线，应取较大的流道包角。通常乒为（wéi）100°-250°,比转数大（dà）时取小值，比转数小时取大值。本设计（jì）取φ=170°，并采用等变角对数螺旋线来绘制叶轮平（píng）面图的流道中线。

(5)流道出口安放角卢：

对于无过载运行的（de）离心泵，通常应选取较小的流道出口安放角，一般P为10°～1 8°。本设（shè）计取β=14°。本设计的双流道叶轮水力图如（rú）图1所（suǒ）示。图中

图（tú）1  无过载潜水排污泵双流道叶（yè）轮水力图

(a)叶轮轴面图和平（píng）面图（tú）  (b)流道（dào）截面（miàn）图主要流线坐标如表1、2、3所示。

1.3压水室（shì）设计（jì）

   潜水排污泵的压（yā）水室通常有（yǒu）螺旋形压水室、环形（xíng）压水室和准螺旋（xuán）形压水室3种形式，压水室的（de）断（duàn）面均有半圆形和矩形两（liǎng）种形状。由于螺旋形压水室（shì）具有过流形状完善、高效区宽、水力性（xìng）能好等（děng）优点，且该泵的比转数较大，故本设计（jì）采（cǎi）用（yòng）螺旋形压水室。为保证大颗粒和长纤维顺（shùn）利通过（guò），涡室基圆直径φ。应比普（pǔ）通离心（xīn）泵大，一般取D3=(1.1～1.25)Dz；另外，涡室进口宽度b3、涡（wō）室隔舌安放角φ0、隔舌头（tóu）部直径比普通离心泵略大些即可。因此，压水室的（de）水力设计可（kě）按一般清水离心泵的设计过程进行，也可采用自行开发的压水室计算机辅助水力设（shè）计软件（jiàn）来进行设计。

二（èr）、试验研究

2.1试验方法

   潜水排污泵的性能试验在具有B级精度的开式试验台上完成，该试验台配备有潜水电泵自动测试系统，管路直径为25～250 mm。按照国标GB／T1 2785-91《潜水电泵试验方法》进行试验，其中流量（liàng）采用涡轮（lún）流量计测量，扬程采用压力传感器测（cè）量（liàng），轴功率（lǜ）采（cǎi）用（yòng）电测法(UP损耗分（fèn）析法（fǎ）)测量（liàng），转速（sù）采用感应线圈法测量（liàng）。试验（yàn）从小流量（liàng）开始一直测到额定流（liú）量的160％左右，测量点多于15点。相关（guān）测试数据由计算机自动（dòng）采集（jí）、处理后换算成额定转速（sù）(以（yǐ）1450 r／min)的值。

2.2试验结果

150QW145-10-7.5型无过载潜水排污泵的（de）性能曲线如图2所示。额定工况（kuàng）点的测定值为：Q=145 m3／h，H=10.62 m，P=5.67 kW，η=74.04％，全扬程范围内的大轴功率P=6.29 kW。

2.3结果分析

(1)叶（yè）轮出口宽度为80 mm，远（yuǎn）大于要求通（tōng）过固体颗粒大直径为45 mm的标准规定值，无堵塞，抗缠绕性能好（hǎo），通过能力（lì）强。

(2)效率高，高效（xiào）区宽，额定工况点泵的效率比标准规定值高13.04％，检测结果完全符合文献[5]的要（yào）求（qiú）。

(3)功率曲线较平坦，斜率较小，在从零（líng）扬程到关死扬程的全扬程范围内的大轴功率为6.29 kW，小于额定功（gōng）率7.5 kW，无过载性能好，可以在全（quán）扬程范围内安全可靠运行。

潜水排污泵结构简单，使用方便，用（yòng）途广泛。无过载设计（jì）技术在潜水（shuǐ）排污泵上的应用进一步拓宽了其应用领域，提高了运（yùn）行的（de）可（kě）靠性，具有广（guǎng）阔的推广应用前景（jǐng）。