潛水推流式攪拌機的標準解讀

王月萍，王秋景，王遜

（中冶華天工程技術有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

潛水推流式攪拌機的標準解讀

王月萍，王秋景，王遜

（中冶華天工程技術有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

從潛水推流式攪拌機生產、制造的角度，對國家相關標準的主要技術要求和內容進行了分析解讀，有助于從事該行業(yè)的技術人員了解并掌握潛水推流式攪拌機的關鍵點，幫助采用該標準設計、加工、制造、檢驗、檢測的技術人員對產品加強質量控制，為用戶設計、選型、應用及質量保證提供了依據。

潛水推流式攪拌機；推流；能效；比功率；標準

1 概述

潛水推流式攪拌機主要應用于水處理工程，特別是污水處理工程及河道整治工程，主要功效是攪拌、混合、助流或推流，使河道水體保持流動性，或使污水獲得特定的流場流態(tài)，確保污泥不沉淀、淤積。

潛水推流式攪拌機的工作環(huán)境極其惡劣，正常情況下必須24小時不停歇地運轉。潛水推流式攪拌機、曝氣機、水泵并稱污水處理工程三大核心設備，潛水推流式攪拌機也是第三大耗能設備。因此整機的可靠性、使用壽命及能效比值都是考核和選型的關鍵技術指標。

2017年12月1日，《潛水推流式攪拌機》（GB/T 33566）國家標準首次開始實施，該標準從潛水推流式攪拌機關鍵零部件的設計、制造、檢測等方面進行了詳細地規(guī)范要求，尤其是對潛水推流式攪拌機的可靠性、壽命、性能等都作了嚴格規(guī)定。該標準的實施，標志著國產潛水推流式攪拌設備的生產、制造、選型應用等均有章可循，產品質量追溯有據可依。

2 制定《潛水推流式攪拌機》國家標準的意義

此前，國內沒有關于潛水推流式攪拌機的國家標準，雖有兩則內容相似的行業(yè)標準：《環(huán)境保護產品技術要求推流式潛水攪拌機》（HJ/T279－2006）、《潛水攪拌機》（CJ/T109-2007），但該兩個行業(yè)標準的頒布時間較早，且當時對潛水推流式攪拌機的研究和認識不夠深入，因而兩行業(yè)標準均不能指導潛水推流式攪拌機的生產制造，也不符合《中華人民共和國節(jié)約能源法》的要求。

早期，國內企業(yè)設計、生產、制造的潛水推流式攪拌機，都是靠仿制國外的產品，但由于一些零部件材質的選用、生產、制造、熱處理等方面與國外存在明顯差距，國產潛水推流式攪拌設備普遍存在故障率高、壽命短、能耗高等共性問題。

兩行業(yè)標準雖然規(guī)定了潛水推流式攪拌機的水力學性能“軸向有效推進距離”和“有效擾動半徑”作為考核和選型的依據，但制造企業(yè)在推銷產品時，指導選型指標卻不盡相同。有的企業(yè)用潛水推流式攪拌機的軸向推力大小作為衡量產品的性能指標；有的企業(yè)用潛水推流式攪拌機的有效推進距離和擾動半徑作為衡量指標。而用戶在選型時，又往往將壽命作為首選指標。

若僅用軸向推力來衡量潛水推流式攪拌機的性能，筆者認為顯然是不全面的，因為推力僅反映了潛水推流式攪拌機的軸向推動能力，而忽視了潛水推流式攪拌機的切向（周向）攪拌、混合能力，氧化溝或是河道都是有寬度的，潛水推流式攪拌機的首要功能是將有效服務區(qū)域內的泥、水混合體攪拌、混合，使混合水體以一定的流場和流態(tài)向前流動，在有效區(qū)域內使污泥不沉淀和淤積，如僅以推力作為評判依據，則船用推進器的推力更大，足以代替潛水推流式攪拌機的工作，但實際上是不能滿足工藝要求的，所以僅以推力作為評定依據是片面的。

隨著國家對環(huán)保產業(yè)的重視程度和對環(huán)保裝備的支持力度逐年加大，國內一些環(huán)保設備制造企業(yè)開始注重潛水推流式攪拌機的創(chuàng)新研發(fā)，部分企業(yè)制造的潛水推流式攪拌機無論在運行的可靠性、使用壽命、性能及能效方面都有了明顯的提升，有的已達到國際領先水平。

《潛水推流式攪拌機》（GB/T33566-2017）國家標準的實施，順應了時代發(fā)展的要求，該標準代表了絕大多數潛水推流式攪拌機制造企業(yè)的設計水平和制造實力，盡最大可能地滿足了用戶的需求，同時也為用戶提供了產品質量問題的追溯依據，是目前水處理行業(yè)潛水推流式攪拌設備技術進步與發(fā)展的直接體現。

3 標準主要內容

潛水推流式攪拌機的技術含量較高，涉及到流體機械、通用機械、起重機械、傳動機械、電機、電器控制等領域。為了使標準的可操作性強，便于各方面準確地理解、引用并執(zhí)行，該標準對組成潛水推流式攪拌機的各關鍵部件規(guī)定了相應要求，全方位地剖析了潛水推流式攪拌機具備高可靠性、長壽命、高能效的基礎。

3.1 對電動機的要求

某些潛水推流式攪拌機采用非標準電動機，甚至出現以小充大的現象，而我國對電機能效早有規(guī)定，必須是符合能效標準的節(jié)能型標準電動機。標準電動機的定、轉子尺寸徑向大于軸向，而非標準電動機的尺寸軸向大于徑向，電機的效率與功率因素也大不相同。為做到環(huán)保產品真正節(jié)能，該標準建議潛水推流式攪拌機的配套電動機選用符合國家能效標準的標準節(jié)能電機。

3.2 對減速機構的要求

減速部件是影響潛水推流式攪拌機壽命長短的重要因素之一。由于產品市場存在低價中標的無序競爭，國產的潛水推流設備一般都是采用擺線針輪減速機構，其工作原理是通過偏心輪與一組針齒相嚙合，形成齒差式減速傳動，這種結構較緊湊，體積小、成本低，幾乎成為潛水推流式攪拌機的“標配”，但齒差式減速傳動結構不能適應長期連續(xù)運轉的工作條件，這種傳動方式的針齒易磨損，會導致擺線針輪減速傳動損壞，可靠性低、壽命較短。

進口的潛水推流式攪拌機的減速部件大多采用平行軸斜齒輪傳動，齒輪材質好、熱處理工藝可靠、加工精度高，因此國外產品的壽命相對長些，故障率低些，但國外產品的配件貴、配件難買，有的甚至不提供配件。如湖北黃石某污水處理廠選用國外某品牌潛水推流器，使用不到三年時間，減速部件中的齒輪軸損壞（見圖1），但供應商拒絕提供配件用于維修，而是建議重新購置一臺整機（當時整機價格約8萬元），無奈之下，委托國內某軍工企業(yè)加工一對相同結構與技術參數的齒輪，價格僅為2000元就修復了。一臺同型號產品，國外“品牌”產品需高價購買，且售后服務得不到有效保證。

圖1 國外某品牌潛水推流器中損壞的齒輪軸

為確保減速機構配件具有足夠的剛度、強度及可靠的傳動性能，標準對選用齒輪的材質、熱處理工藝及加工精度要求都作出了明確規(guī)定，并建議不再采用擺線針輪減速傳動形式。

3.3 對葉輪（水力件）的要求

潛水推流式攪拌機的葉輪是關鍵水力構件，其攪拌、混合、推流效果均通過葉輪實現，由于加工制造過程的誤差，不能保證兩片槳葉完全一致，盡管可能裝配時校驗過平衡性，但槳葉的曲面幾何形狀不統一或裝配誤差，致使葉輪旋轉失衡，出現葉輪斷裂或掉落也屬常見（見圖2）。

為規(guī)范葉輪制造，該標準對葉輪的平衡性能、尺寸和形位公差都給出了規(guī)范性要求，并在附錄中詳細地為制造、檢測人員規(guī)定了葉輪幾何尺寸、形位公差的檢驗、檢測方法。

圖2 某低速潛水推流式攪拌機上掉落的槳葉

3.4 軸承的選用

軸承是廣泛應用于機械設備中的普通易損件，但長期以來存在一種誤區(qū)，甚至在招標書中都不約而同地要求所選用的軸承壽命必須為105h（即11.42年）以上。事實上這是錯誤的，專業(yè)技術人員都明白，軸承是易損件，尤其是用在需要24h連續(xù)運轉的潛水推流式攪拌機中，軸承的壽命不會也不可能達到105h，故標準中規(guī)定軸承應以105h作為額定壽命基準來確定其壽命系數進行選型設計。

3.5 對起吊機構的要求

起吊機構是潛水推流式攪拌機需要維護、保養(yǎng)或維修時才啟用的附屬設施，作為起重機械，鋼絲繩的直徑及卷揚筒的直徑有著嚴格的比值關系，但潛水推流式攪拌機制造企業(yè)大多都忽視了這項關鍵技術，鋼絲繩的卷筒直徑設計不能滿足安全規(guī)范要求，有的直接采用細軸作為卷筒（見圖3），鋼絲繩在卷繞過程中因曲率半徑過小，引起鋼絲急劇形變，導致鋼絲繩斷裂，對生產造成影響。

圖3 鋼絲繩卷揚筒以細軸代替

為確保安全，防患于未然，標準中對鋼絲繩的材質、最小安全系數及與卷揚筒卷繞直徑的比值關系都按照起重設備的標準作了嚴格規(guī)定。

3.6 可靠性要求

該標準對潛水推流式攪拌機的壽命和無故障累計運行時間都作了較嚴格的要求：無故障運行累計時間應不小于2年、使用壽命不少于8年。因可靠性的檢測驗證需耗費較長的時間，以致有人認為是虛假的。其實不然，一方面，為確保可靠性要求的實現，生產制造企業(yè)對任何一個零部件、對任何一道工序都必須認真對待、嚴格把關；另一方面，標準中的可靠性要求也給用戶提供了保障，用戶選型時增加了信心，更為用戶今后的維權提供了有力的依據，使那些僅能“質保一年”的供應商在競爭中失去競爭力，終被市場淘汰。

3.7 工作性能要求

該標準首次提出了“比功率”的概念，即在規(guī)定的試驗條件下，確保水體保持不沉積的前提下，實際消耗的電能與作用水體體積的比值。標準將產品能效要求—比功率，作為考核潛水推流式攪拌機工作性能指標。

《室外排水設計規(guī)范》（GB50014-2006）規(guī)定：攪拌設備的功耗范圍為2～8 W/m3，該標準結合工程應用實例，對低、中、高速三種不同的潛水推流攪拌設備的比功率分別作出了規(guī)定。

當潛水推流式攪拌機比功率值確定后，作用于寬度較窄的水體時，實際推流的軸向距離就長；作用寬度較大的水體時，實際推流的軸向距離相應縮短，完全符合能量守恒定律，用戶可根據不同的池型或不同的水體寬度等實際情況進行選型應用。

4 結語

《潛水推流式攪拌機》（GB/T33566-2017）標準較全面、詳細地對產品的各組成零部件作出了規(guī)范性要求，對一些潛水推流式攪拌機的生產制造企業(yè)或用戶來說，其既是一部操作性極強的標準，也是一篇潛水推流式攪拌機的剖析講解教材。完全按標準要求進行設計、生產、制造的潛水推流式攪拌機，便是集節(jié)能、降耗、安全、可靠于一體的高效設備。該標準的可操作性強，指導意義明確，代表了目前國內污水處理設備的中高端水平。

Interpretation of National Standard on Submersible and Pushing- flow Mixer

WANG Yue-ping, WANG Qiu-jing, WANG Xun
(Zhongye Huatian Engineering Technology Co., Ltd, Maanshan Anhui 243000, China)

From the point of view of production and manufacture of submersible and pushing-flow mixer, the paper makes analysis and interpretation on main technical requirements and contents of the relative national standard, which helps to the technicians to understand and master the technical key points on submersible and pushing-flow mixer, and help technicians who adopt the standard designs, processes, manufactures, tests and examinations to strengthen the quality control of products, so to provide reference for designing, type-selection, application and quality assurance of the consumers.

submersible and pushing-flow mixer; pushflow; energy ef fi ciency; power ratio; standards

X703

A

1006-5377（2017）11-0046-03