XDS200—150—160型高效節能排灌泵研制

李小宇

摘 要：目前丘陵山區農田排灌用泵大多是單級單吸離心泵，泵效低且檢修很不方便，現代農業的發展與鄉鎮供水都急需一種高效節能、檢修方便的新型排灌泵產品，文章介紹了XDS200-150-160型單級雙吸高效節能排灌泵的葉輪與泵體主要零部件在水力與結構上的一系列優化創新特點，通過研制測試表明：該泵產品高效率節能、無過載、檢修方便、泵系統配套具有節資性，比較適宜丘陵山區農田排灌與供水行業使用。該泵性能參數也在農機購機補貼范圍之內，代表著丘陵山區農用排灌泵的發展方向，還可以用于其他工業等行業。

關鍵詞： 排灌泵 設計 研制 節能

中圖分類號：TH12 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

1 前言

對于丘陵山區，常用的農田排灌泵流量多在300m3/h以內，揚程在25m以內，目前使用的大多是單級單吸結構離心泵，泵效率大多在70%以下，泵機組不節能，投資成本高，且檢修時要拆卸泵與管路等，這對于既缺乏起吊設備也缺乏勞動力的丘陵山區來說很不方便。

在國內，泵的產品規格一般是按照系列型譜來確定的，200口徑單級雙吸清水離心泵最低揚程一般是42m，沒有30m以下的，泵效率只有70%且結構差；國外有此參數的200口徑單級雙吸清水離心泵，泵效率在73%以上，質量好，但價格是國內同類產品的3～5倍，若采購使用，供應配件也不可能及時。

目前丘陵山區農田排灌用泵大多是單級單吸離心泵，泵效低且檢修很不方便，現代農業的發展與鄉鎮供水都急需一種高效節能、檢修方便的新型排灌泵產品，我們設計研制的XDS200-150-160型單級雙吸高效節能排灌泵也正是具備高效且檢修方便的特點，該泵性能參數也在農機購機補貼范圍之內，代表著丘陵山區農用排灌泵的發展方向，還可以用于其他工業等行業。

2 性能參數與創新結構

2.1 性能參數

XDS200-150-160型單級雙吸高效節能排灌泵的主要技術性能如下：流量：260m3/h，揚程：22m，轉速：2950r/min，效率：72%，氣蝕余量：5.1m，軸功率：21.6kW，配套動力30kW。

2.2 創新結構特點

（1）雙吸葉輪的高效水力設計，采用優秀水力模。

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

（3）將離心泵無過載設計理論對葉輪作校核設計，使泵軸功率曲線比較平坦動力機不容易過載，使泵可以在滿足揚程條件下在最大流量也安全運行使用。

（4）泵殼體采用水平剖分中開式結構，檢修時就可以不動管路系統等設備，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（葉輪切割時要保留葉輪蓋板），可以擴大使用范圍。

（6）設置泵體喉部活動插件，可以避免相同口徑泵體配不同葉輪重復開模，可以利用渦殼喉部活動插件來改變泵體渦殼喉部面積，以適應相同口徑泵對不同渦殼喉部面積的要求。

（7）葉輪左邊密封環直徑大于葉輪右邊密封環直徑，可以確保轉子軸向力一直向左，軸一直受到向左的微弱軸向拉力，避免泵運行使用時轉子左右擺動，減小泵振動。

（8）軸套采用錐形結構，可以延長密封填料與軸套的使用壽命近1倍。

（9）采用高速設計，泵結構尺寸小，重量減輕1半左右。

（10）密封腔設計成填料與機械密封都可以裝的可互換通用結構。

（11）密封沖洗水采用泵蓋外部接管，用小閥門調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到冷卻潤滑填料的理想效果。

（12）泵軸采用剛性設計，使泵運轉平穩，振動小；軸設計有正轉與反轉軸，方便用戶選用；軸采用通用設計，提高整泵標準化程度，軸伸段采用h5微小間隙配合，便于裝拆聯軸器。

（13） 軸承體定位采用圓柱體銷子，定位于泵體上，穩定且便于裝配。

（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 泵結構示意圖

圖1 泵結構示意圖見

3 測試性能結果

經過制作模具、澆鑄、機械加工、組裝工序后，泵整機測試在工廠標準試驗臺上按照GB3216測試，該泵性能如下：

流量：260m3/h，揚程：22.7m，轉速：2950r/min，效率：72.3氣蝕余量：5.0m，軸功率：22.3kW（軸功率超過設計值是因為泵揚程超了，這是允許的），性能均達到或超過設計指標。

泵性能測試結果與設計指標、國內同參數近似泵對比見下表1：

表1：性能對比表

泵型號

流量（m3/h）

揚程

（m）

轉速（r/min）

效率

（%）

軸功率（kW）

電機（kW）

對比結果

XDS200-150-160設計指標

260

22

2950

72

21.64

30

XDS200-150-160實測指標

260

22.7

2950

72.3

22.3

30

高效、無過載、檢修方便

國內同參數近似泵指標

260

22

2950

70

22.25

37

低效、動力機大、檢修不便

依表1，得泵軸功率曲線具有極值（最大數值）22.5kW，說明泵具有無過載特性，只要在滿足揚程條件下，泵出口閥門可以在任意開度使用，泵選配30kW電機作動力是完全安全的，而國內同參數近似泵因泵軸功率曲線是一直往上翹的，不具有極值，起配套動力為37kW電機，其各種附加配套設施都大一檔了，XDS200-150-160型泵電機等各種配套附屬設施都小一檔，機組系統配套購買價格約為國內同參數近似泵系統配套價格的80%，XDS200-150-160型泵機組具有明顯的節資性，泵運轉平穩，振動很小，可以安全長周期運轉使用，泵為雙吸結構，氣蝕余量為5米，泵吸程也高，可以滿足丘陵地區使用需要。

4 節能效果計算

該泵效率高達72.3%，比GB/T13007《離心泵效率》要求高1%，比國內同參數類似泵高2.3%。

其節電效果計算如下：在泵效率72.3%時，泵軸功率：260x22/（3.6x102x0.723）=21.55kW，而國內同參數近似泵效率70%時，泵軸功率：260x22/（3.6x102x0.7）=22.25kW，軸功率相差0.7 kW/h，若按照一年連續運行使用來計算的話，單臺套可以節約電：0.7x24x365=6132 kW/h /年，若以年產1000臺套推廣使用，就可以節電：6132x1000=6132000KW/h/年，工業用電按照0.7元計算的話，1000臺套連續運行年節約電費達：6132000x0.7=4292400元（429.24萬元），社會效益比較明顯。

5 結束語

目前丘陵山區農田排灌、現代農業的發展與鄉鎮供水都急需一種高效節能、檢修方便的新型排灌泵產品，我們設計研制的XDS200-150-160型單級雙吸高效節能排灌泵也正是具備高效且檢修方便的特點，該泵性能參數也在農機購機補貼范圍之內，待納入農機購置補貼范圍后就更加有利于在全國丘陵地區推廣應用，該泵產品還可以用于其他工業等行業及其節能改造。

參考文獻

[1]關醒凡 現代泵技術手冊[M].北京：宇航出版社，1995.

[2]沈陽水泵研究所，中國農業機械化科學研究院.葉片泵設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1983.

[3]離心泵設計基礎編寫組.離心泵設計基礎[M].北京：機械工業出版社，1977.

[4]張元華.清水離心泵節能型填料密封[J].節能與環保，2009.10