潛水泵的設計與應用研究

劉莉 凌素琴 馬利娟

摘 要：本文對潛水泵進行了介紹，指明了潛水泵的優點所在，對潛水泵的設計展開了深入探究，并結合實際情況說明了潛水泵的應用前景。文章具有一定的參考價值。

關鍵詞：潛水泵；設計；應用；優點

近年來，潛水泵的運用越來越為廣泛。由于潛水泵具有普通水泵不具備的優勢，其受到了各行各業的青睞。目前，針對潛水泵的設計和應用的研究也越來越受到眾多學者的追捧。

1 潛水泵概述及其結構特點

潛水泵是一種在水下工作的泵，其水泵和電機通常共用一個軸，因此其連接部件少，體積小，重量輕。由于潛水泵一般直接潛入水中使用，所以不需要單獨搭建泵房，因此在一定程度上減少了投資成本。同時，由于其在水中運行，因此潛水泵產生的噪聲較小，通常不會引起環境污染。

圖1給出了潛水泵結構示意圖。潛水泵按照其輸送的介質，設計有不同類型的葉輪。例如，運送清潔液體可選擇多葉片離心葉輪，運送雜質較多的液體可選擇無堵塞式葉輪，在大流量工況下可以選擇軸流式葉輪或者混流式葉輪。

潛水泵中的電動機也分為干式、半干式、充油式以及濕式等，其根據具體環境需求，也被選擇性運用到不同的生產條件中，而其中運用最為廣泛的當屬干式電動機。

2 潛水泵的設計要點

2.1 轉速選擇

潛水泵的轉速和泵的比轉速緊密相關，而比轉速則關系到泵的效率。轉速的提高可以在一定程度上減少泵的級數，減輕泵的重量，縮小泵的體積。不過，潛水泵轉速的增加是受到汽蝕條件限制的。一般來說，潛水泵的轉速應當符合：

n≤C﹡NPSHr/（5.62﹡Q1/2）

式中，n為轉速，Q為流量，NPSHr為汽蝕系數，C=800-1000。當然，泵的轉速選擇，還應當結合具體的配用動力裝置來確定。

2.2 軸向力平衡

對于潛水泵而言，其葉輪通常采用的是同向排列形式，為此，潛水泵在運行的過程中一般會伴隨著很大的軸向力產生。平衡潛水泵中的軸向力是潛水泵設計中的一大關鍵問題。通常情況下，可以利用葉輪的對稱布置以及在葉輪上打平衡孔的方法處理泵軸向力平衡問題。在大部分水泵中，將葉輪對稱布置便足夠實現軸向力的平衡目的了。但是，對于潛水泵而言，由于葉輪的對稱布置會引起葉輪外徑的減小，而外徑的減小會影響揚程的提高，所以要想達到同樣的揚程只能增加泵的級數，而這種方式顯然在潛水泵中行不通。基于以上分析，在潛水泵中通常會采取葉輪上打平衡孔的方法實現軸向力的平衡。圖2 給出了軸向力平衡裝置的結構。

2.3 汽蝕

汽蝕現象是流體機械中易發生的典型現象。想要防止水泵汽蝕，其關鍵在于科學確定葉片和葉輪的進口參數以及泵的安裝高度。由于部分設計者認為潛水泵為倒灌，經常不考慮水泵的汽蝕問題。事實上，潛水泵的第一級葉輪通常留有距離吸水池液面3米以上的距離。

2.4 水潤滑軸承

由于潛水泵在水中運行，其工作介質即是其軸承潤滑與冷卻介質。而在水中，工作介質一般含有少量的泥沙，所以對于軸承的材質以及軸承的結構都有更高的要求。

長時間的實踐表明，橡膠軸承的彈性與吸震性能較好，其可以適用于含有少量泥沙的井水工作。因此，橡膠軸承在潛水泵中的運用較為廣泛。而對于一些特殊的環境，比如無固體顆粒的干凈水中，則可以選擇采用銅基合金軸承。這種軸承加工性能較好，且具備良好的導熱性與耐磨性。

3 實際應用與結論

實踐表明，潛水泵所具備的很多屬性是眾多普通水泵不存在的。由于潛水泵自身優點所在，其越來越受到各個領域的青睞。特別是對于一些腐蝕性環境，潛水泵可以說發揮了極大的作用。例如，其有效實現了酸、堿、鹽類液體的運輸，完成了廢液、廢酸等液體物質的排放，為海水的運送提供了便捷，等等。

4 結語

潛水泵長期在水下運行，其具有眾多普通水泵不存在的優點。掌握其結構特點與工作優勢，利用現代化設計方法，設計優化潛水泵性能，不但是潛水泵發展的必經之路，也是推動我國現代化工業發展的重要任務。

參考文獻：

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