一種養豬場噴淋降溫用泵的改進試驗

張元華 賈煉 李小宇 王禹森 劉莉莉

摘要：針對達州丘陵山區養豬場噴淋降溫用泵存在的開大閥門掉壓（噴淋降溫效果差）、體積大、笨重、需要三相電源、安裝使用不方便、維修困難、價格偏高等問題。在國內泵行業生產廠家尋找到了QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵，并對該泵按照部分流泵來改進設計水力與結構，葉輪為全開式結構，泵體流道為圓環形、喉部為圓管、擴散段為錐孔，葉輪全開式結構無圓盤磨損，泵體流道圓環形、喉部圓管、擴散段錐孔等水力尺寸系加工出來的，葉輪和泵體便于制造且能確保水力尺寸大小并確保高效水力性能，通過改進試制后測試結果表明，改進后的QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵具有變流穩壓、開大閥門不掉壓的恒壓效果，較好地適應了養豬場噴淋降溫的要求。

關鍵詞：養豬場;降溫用泵;改進;應用

中圖分類號：S275.5 ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ?文章編號：1007-273X（2020）01-0005-03

通過對達州丘陵山區的達川區天王牧業有限公司、達州鴻華家庭農場、達州金聯生態農業有限公司、渠縣德康生豬養殖公司、通川區屈氏金園合作社等5個大型公司、農場以及專業合作社場實地調研發現，這些養豬場在夏季的噴淋降溫用泵多選用IS型單級單吸離心泵、ZB三相分體式自吸離心泵、QS充水式潛水電泵等普通離心泵，存在的主要問題是：開大閥門掉壓（噴淋降溫效果差）、體積大、笨重、需要三相電源、安裝使用不方便、維修困難、價格偏高。鑒于此，達州市農業機械研究推廣站通過多方努力，在國內泵行業生產廠家尋找到了QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵，并對其葉輪、泵體等核心水力零部件進行了改進制作，改進后的泵較好地滿足了達州丘陵山區養豬場噴淋降溫之用。

1 ?達州丘陵山區養豬場在用噴淋降溫用泵的現狀

通過對達州丘陵山區的5個養豬場的調研發現，噴淋降溫用泵多選用IS型單級單吸離心泵、ZB三相分體式自吸離心泵、QS充水式潛水電泵等普通離心泵，這三種類型的泵規格型號以及性能參數見表1。

選用IS型單級單吸離心泵產品時，需要安裝底閥、灌引水，效率要降低，體積大且笨重，價格高;選用QS充水式潛水電泵機組時，體積小，配套動力功率也不大，但泵長時間淹沒在水中容易銹蝕損壞且使用中容易出現密封進水以及漏電安全事故;選用ZB自吸泵時，因是分體式結構需要聯軸器來傳動造成泵機組體積大、笨重。以上3種類型泵在使用時都需要三相電源，泵往往是在戶外安裝使用，只在炎熱的夏季使用，電機容易受潮影響使用壽命。

2 ?達州丘陵山區養豬場噴淋降溫用泵的優化選用及改進

2.1 ?達州丘陵山區養豬場噴淋降溫用泵的優化選用

針對達州丘陵山區養豬場在用噴淋降溫用泵存在的開大閥門掉壓（噴淋降溫效果差）、體積大、笨重、需要三相電源、安裝使用不方便、維修困難、價格偏高等問題。達州市農業機械研究推廣站通過多方努力，在國內泵行業生產廠家尋找到了QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵，它包括汽油機、離心泵、吸水器座、手壓排氣裝置，結構體積小，質量小，該泵機組性能參數為：流量20 m3/h，揚程50 m，轉速3 600 r/min，效率64%，吸程7.5 m，動力5.5 kW汽油機，外形尺寸（長×寬×高，mm）：700×550×450，泵質量18 kg，進出口直徑（mm）：Φ65/Φ50。

2.2 ?QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵的組成

QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵的組成見圖1，它包括汽油機、離心泵、吸水器座、手壓排氣裝置。

在使用中發現QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵不足之處也是開大閥門掉壓，因此借鑒本站已有的恒壓自吸泵專利技術（專利號：ZL20112004 3452.X）對該泵葉輪、泵體等核心零部件進行恒壓設計改制。

2.3 ?QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯離心泵的恒壓改進設計

2.3.1 ?葉輪與泵體的特殊結構[1-14] ?QGH20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵的比轉速為：

ns=■=52

屬于比轉速<56的低比轉速離心泵范圍，可以按照部分流泵來設計水力與結構[3]，葉輪為全開式結構設計，無前后蓋板，無圓盤摩擦損失，葉輪背面對泵體密封腔有泵吸作用，密封腔體壓力跟泵進口壓力差不多，有利于降低密封壓力，延長密封的使用壽命，葉輪全開式結構無堵塞。泵屬于小流量高揚程參數泵，泵體喉部關鍵水力尺寸d鑄造困難，也不容易保證尺寸，采用鉆孔加工可以確保泵體喉部關鍵水力尺寸d，泵體擴散段可以用錐度鉸刀或電脈沖加工，泵體流道D3尺寸也通過加工而成，泵體的全部水力尺寸都是加工而成，可以達到粗糙度12.5的較高要求，確保了泵的水力效率較高。

2.3.2 ?葉輪與泵體主要水力計算[1，3，4，13，14] ? 葉輪結構見圖2、泵體結構見圖3，葉輪、泵體的主要水力尺寸計算按照高速部分流泵的設計方法并結合本站已有的實用新型專利技術（專利號ZL201120043452.X）的成功經驗計算如下。

葉輪主要水力計算：

葉輪外徑： Dz=70.5■=Φ0.138（m）=Φ138 mm：葉輪出口寬度：b2=1.15，d=21.9 mm，葉輪進口邊D0=Φ40 mm，葉輪進口邊D1=Φ65 mm，葉輪軸孔為Φ25 mm，葉輪輪轂D=Φ45 mm，葉輪葉片厚度S=8 mm，葉輪中間半蓋板圓周為0.5D2=Φ69 mm，半蓋板厚度S=8 mm，葉片數Z一般取6～10枚，該葉輪取Z=8枚。

泵體主要水力計算：

泵體吐出喉部d：d=0.685■=Φ0.019 m=Φ19 mm。

喉部長度L：一般取20～30 mm，考慮到泵體喉部的沖刷容易變大影響性能，取L=30 mm，喉部d的邊緣與泵體內徑D3相切以利于介質吐出。

泵體內徑D3=1.04D2=Φ143.5 mm，取D3=Φ144 mm。

泵體內徑D3的寬度b3=b2+0.7=22.6 mm，取b3=23 mm，b3是葉輪外徑與b2所對應的。

泵體出口到中心的高度H=150 mm。

吐出段擴散角度一般取10°～20°，本泵體取吐出段擴散角度10°。

泵體進口Φ65 mm，泵體出口Φ50 mm。

3 ?改進后的性能測試結果及對比

QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵改進后的泵體、葉輪等零部件制作完成后組裝成整機，實測性能參數為：流量20.7 m3/h，揚程51 m，轉速3 600 r/min，效率66%，吸程7.6 m，泵Q～H流量、揚程曲線平直，泵具有變流穩壓的恒壓特性。改進后的QG20-60-5.5型泵對應流量及揚程見表2。

將改進后的QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵對應流量、揚程作曲線（圖4中的曲線1），將改進前的QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵對應流量、揚程作曲線（圖4中的曲線2）。從圖4可見，QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵改進前的流量、揚程曲線呈現下降趨勢，無穩壓特點，使用壓力范圍窄小且不穩定，改進后在全流量范圍內使用都壓力恒定，QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵改進前后的設計點性能參數對比見表3。

由表2、表3、圖4可見，QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵改進后具有在全流量范圍內使用的恒壓特性，具有變流穩壓特點，泵效率提高2個百分點。

QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵在改進前在最大流量Qmax=24 m3/h時的揚程H=40.3 m，大流量使用掉壓，而改進設計后的QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵最大流量Qmax=26 m3/h時的揚程H=50.9 m，在大流量使用也不掉壓。

從Q～H流量、揚程曲線（圖4）可見，QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵改進后在全流量14～26 m3/h范圍內使用都壓力恒定，在改進前一般只能在14～20 m3/h范圍內使用，范圍窄小且不穩定。

4 ?結論

通過對QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵按照部分流泵來改進設計水力與結構，葉輪為全開式結構，泵體流道為圓環形、喉部為圓管、擴散段為錐孔，葉輪全開式結構無圓盤磨損，泵體流道圓環形、喉部圓管、擴散段錐孔等水力尺寸系加工出來的，葉輪和泵體便于制造且能確保水力尺寸大小并確保高效水力性能，通過改進試制后測試結果表明，改進后的QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵具有變流穩壓、開大閥門不掉壓的恒壓效果，較好地適應了養豬場噴淋降溫的要求。

5 ?小結

近年來，達州市采取有力措施，強推生豬、肉牛、水禽和特色畜禽等主導產業發展，大力發展標準化適度規模養殖場（小區），提高畜禽品種良種化率，推進全省現代畜牧業重點（培育）縣建設，取得了顯著成效。目前，達州市成為全省現代畜牧業重點（培育）縣惟一全履蓋的市（州），到2020年，力爭全市年出欄生豬550萬頭，年均增長2%，鞏固全國生豬出欄大市地位。達州丘陵山區不少生豬養殖大戶無三相電源，養豬場在夏季噴淋降溫時選用改制后的QG20-50-5.5型手壓排氣汽油機直聯泵，可助推達州的生豬養殖業和產業扶貧。

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