機電一體化在泵業中的應用發展

【摘要】 為了解決井用潛水電泵揚程小、效率低的缺陷，筆者對此進行了設計分析，保證電泵整體結構的正常運行。

【關鍵字】 潛水電泵 止推軸承 機械揚程 葉輪參數

一、井用潛水電泵存在的問題及解決措施

1、井徑與電泵外徑不匹配導致無法安裝。井壁管直徑大小一般按標準設定：常見規格為75mm、100mm、125mm、150mm、200mm、250mm等。潛水電泵的最大直徑應適應井徑要求，國家標準要求最大直徑不超過72mm、96mm、120mm、143mm、184mm、233mm等。以前井用潛水泵都是按照這個標準來設計的。但按照這種尺寸設計存在很大的弊端，因為礦井的垂直度與深度成正比，深度越深，偏斜度越大。往往在深度較大的井中安裝時出現卡死現象。通過上述分析，針對需要100米以上潛水泵客戶群體相對數量大的情況，筆者在設計過程中，有意識的減小了電泵的外徑，針對上述規格的井徑管，按68mm、90mm、113mm、135mm、180mm、225mm設計。克服了安裝過程中出現的卡死現象，在多個客戶現場安裝中均成功的一次性安裝成功。

2、水泵軸向力殘余較大導致燒機。水泵選用揚程越大其需要的功率也越大，但隨著揚程的增大，潛水電泵的級數也隨之增加，軸向力也越大。軸向力計算一般按下式計算：

因為井用潛水電泵是直聯結構，所有的軸向力均由電機承受。而設計電機時軸向力是根據在額定流量下估算出來。但往往因為選型等原因，電泵不能在額定流量下運行，軸向力遠遠超過估算值，根據有關資料介紹，此時軸向力增加30%以上。根據現場燒毀電泵實際情況分析，燒機原因是電泵電機止推軸承單位面積承受壓力有一定的范圍限制，一般設計選用合金材料，單位面積內承受的壓力在13000N，當超過壓力額定值后，便會加重磨損止推軸承，造成電機轉子的局部下沉，同時發熱嚴重，造成來不及散熱，使電機內部止推軸承局部溫度不斷升高，最后造成燒毀電機現象。

3、電機功率不足不能滿足不同工況的需求。以前設計的潛水電泵，因為成本等原因，電機設計服務系數為1，在額定點運行剛好可以滿足要求。但在大流量下時，功率超過了額定功率的1.2倍，功率不足，導致溫升上升，最后燒機。而且一些新的井含有大量泥沙，導致水質比重增大，有時達到1.05以上，而電機設計按介質比重1設計，本身配套功率不足。針對這些情況，重新設計配套電機功率，將服務系數增大到1.2，使電機有較大的功率余量，從而滿足選型不當造成偏離額定點以及介質變化等不同的工況要求，改造后的潛水電泵，在以前經常燒機的用戶中使用，至今已經2年，使用情況良好。

4、電機能效低效率不高。以前電機采用熱軋板甚至用電工鋼代替，磁通能力有限，電機效率不高。同時電機銅線采用B級絕緣線，烤漆設備也不是很好，這些原因導致電機效率不高。2013年，我公司對電機進行重大的設計改進：首先是以冷代熱，全面采用冷軋硅鋼板，淘汰熱軋板及電工鋼，同時引進高速沖床等設備，使電機定轉子能耗下降。二是全面采用F級絕緣導線，使電機溫升限值由120℃提高到155℃，大大提高了電機的承載能力。三是按照新的國家能效標準提升電機效率，對不合格電機進行重新設計，電機效率普遍提高2-3%。

二、自動控制系統在井用潛水電泵應用

1、自動控制系統在電機中的應用。為了降低潛水泵故障率，提高潛水泵的使用壽命，筆者利用自動控制系統監控電機內部結構。滾珠軸承與電機軸之間所用的密封圈為塑料材質，極易受高溫破壞，造成密封圈失去原有的密封效果從而使軸承發生破壞，增加溫控探頭，在終端顯示屏查看電機軸承的溫度，如果溫度超出設定范圍則界面報警并發送消息給主管人員，主管人員及時采取措施處理，避免燒機現象發生。其次調整推力盤與止推軸承之間的間隙，將間隙保持在0.36-0.55mm范圍內，這樣能夠保證電機轉動靈活，減少摩擦，同時也可滿足對軸向推力的平衡。

參 考 文 獻

[1]許安祥.我國農用水泵的發展與趨勢[J].通用機械，2003，13（2）：26-27.

[2]高傳昌，王順生.大型潛水電泵接力排水系統運行工況研究[J].排灌機械，2008，42（76）：14-15.