XDS400-350-340型單級雙吸高效節能離心泵的研制

張元華 曾憲榮 周文天 陳沿維 何鵬

達州市農業機械研究推廣站，四川達州

在淺丘山區農田排灌與城鎮供水等行業用泵選型時，常遇到要求泵的性能參數為流量1 300～2 000 m3/h、揚程15～25 m，經常選不到適合的泵型。在國內，泵的產品規格一般是按照系列型譜標準來設計制造的，φ350 mm口徑以上的單級雙吸離心泵就直接是φ500 mm口徑系列單級雙吸離心泵了，缺乏φ400 mm口徑系列的單級雙吸離心泵產品。比較接近要求參數的泵就是500S22型單級雙吸清水離心泵產品，該泵正型設計性能參數為：流量2 020 m3/h，揚程22 m，轉速970 r/min，效率84.0%，氣蝕余量5.2 m，軸功率144.1 kW，配套動力185.0 kW。該泵為φ500 mm口徑大中型泵，設計轉速偏低，泵體積偏大，較為笨重，單泵頭質量達1 558 kg，與之配套的輸水管路直徑相應也為φ500 mm，間接導致泵系統投資成本偏高。因此，達州市農業機械研究推廣站與四川新達泵業有限責任公司聯合設計研制了XDS400-350-340型單級雙吸高效節能離心泵產品，并成功推向市場。

1 設計指標與結構創新

1.1 設計指標

XDS400-350-340型單級雙吸高效節能離心泵的設計點性能指標為：流量1 700 m3/h，揚程20 m，轉速1 480 r/min，效率86.0%，氣蝕余量6.7 m，軸功率107.7 kW，配套動力132.0 kW。

1.2 主要結構創新

1.2.1 泵體結構創新設計［1～2］

1）泵采用1 480 r/min的高速設計，泵體與葉輪結構尺寸減小，泵總體重量比國內近似參數泵500S22AG質量減輕約30%。

2）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。

3）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）。

1.2.2 葉輪結構創新設計［1-2］

1）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。

2）葉輪左邊密封環直徑比葉輪右邊密封環直徑大3 mm，可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。

3）將離心泵無過載設計理論對葉輪作校核設計，使泵軸功率曲線平坦有極值，動力機不易過載。

1.2.3 其他零部件結構創新設計

1）泵軸采用剛性設計，使泵運轉平穩，振動小［3～4］。

2）軸套采用錐形結構，將軸套易損件由圓柱形改制成錐度為3°的外圓，填料壓蓋端為小頭，填料壓緊時，來自填料壓蓋的壓緊力更容易傳遞到最里面一圈填料，且沿軸套表面的壓緊力均勻一些，可以延長密封填料與軸套的使用壽命近1倍［5～6］。

3）雙吸密封環內裝在葉輪左邊的直徑比裝在葉輪右邊的大3 mm，與葉輪密封環相應部位相匹配。

1.3 泵結構示意圖

XDS400-350-340型單級雙吸離心泵主要由泵體、泵蓋、葉輪、軸、軸套、軸承體和泵聯等零部件構成，泵結構示意圖見圖1。

2 產品試制

在試制過程中為保證泵高效，對葉輪采用了金屬模具，在工藝上對葉輪進行了高速動平衡試驗以減少轉子震動。

產品組裝完成后，根據GB 3216試驗方法，在四川新達泵業有限責任公司水泵試驗中心對XDS400-350-340型單級雙吸離心泵作了全性能檢測。檢測結果表明，泵各項性能指標達到或超過設計要求；泵整機運轉平穩，泵振動與噪聲均達到A級（優等品指標）；填料密封泄漏量17.5 mL/min（達到優等品指標）。

3 測試性能結果及對比

經測試，該泵設計性能指標如下。

流量1 700 m3/h，揚程20.5 m，轉速1 480 r/min，效率86.3%，氣蝕余量6.4 m，軸功率110.0 kW，性能均達到或超過設計指標。泵設計性能指標與實測性能指標、國內近似參數泵500S22AG性能指標的對比見表1。

從表1可知，XDS400-350-340型單級雙吸離心泵效率高，軸功率有極值，電機不會過載。

泵的性能測試曲線見圖2。泵外形尺寸及質量與國內近似參數泵500S22AG對比見表2。

從表2可知，XDS400-350-340型單級雙吸離心泵體積小、質量輕，該泵重量比國內近似參數泵500S22AG重量減輕約30%。出口輸水管道直徑也小一檔，可以減少泵站系統投資成本。

圖1 泵結構示意圖

圖2 泵的性能測試曲線

表1 性能指標對比表

表2 外形尺寸與質量對比表

4 節能效果計算

該泵效率高達86.3%，比GB/T 13007《離心泵效率》的要求高0.3%，比國內近似參數泵500S22AG高約6.3%。

與國內近似參數泵500S22AG相比，該泵的節電效果計算如下。XDS400-350-340型單級雙吸離心泵在設計點效率86.3%時，泵軸功率為1 700×20.5/（3.6×102×0.863） =110.0 kW，而國內近似參數泵500S522AG效率80%時，泵軸功率為1 700×19.6/（3.6×102×0.8）=113.4 kW，兩泵軸功率相差3.4 kW·h，一年連續運行，單臺套可以節約電：3.4×24×365=29 784 kW·h/年，若年產100臺套推廣使用，就可以節電29 784×100=2 978 400 KW·h/年，工業用電按照0.7元計算的話，100臺套連續運行1年節約電費達2 978 400×0.7=2 084 880元，社會效益顯著。

5 結束語

XDS400-350-340型單級雙吸離心泵的研制成功，填補了設計流量1 700 m3/h和設計揚程20 m的單級雙吸離心泵在西南地區的產品規格空檔與性能參數空白?！癤DS400-350-340型單級雙吸離心泵的研制”項目也通過了四川省科技廳組織的技術成果鑒定并獲得了達州市科技進步二等獎，該泵科技成果轉化項目獲得四川省科技廳立項支持，獲得四川省科技成果轉化專項資金150萬元。