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水平中開式離心泵設(shè)計(jì)、工藝特點(diǎn)
我廠根據(jù)高效水力模型研制的大中型S、SA、TS、GS型單級雙吸離心式循環(huán)水泵已投入生產(chǎn)多年。效率高、振動(dòng)及噪音小,維護(hù)方便,用戶給予肯定。
我廠是原國家機(jī)電部生產(chǎn)泵類產(chǎn)品的重點(diǎn)企業(yè),設(shè)計(jì)水平高,制造質(zhì)量好,在國內(nèi)外良好的信譽(yù)。
一、 設(shè)計(jì)部分
泵設(shè)計(jì)主要圍繞泵運(yùn)行、高效、安全、可靠和檢修方便等,我廠大型S、
SA、TS型泵在設(shè)計(jì)中有以下優(yōu)點(diǎn):
1.公司早期開始研制大型S、SA、TS型泵,與清華大學(xué)水力機(jī)械專業(yè)、華中理工大學(xué)水力機(jī)械專業(yè)、江蘇理工大學(xué)水機(jī)專業(yè)、甘肅工業(yè)大學(xué)水力機(jī)械專業(yè)合作,開發(fā)水力模型,在國家定型S、SA、TS型基礎(chǔ)上,研制了一系列高效、汽蝕性能好的優(yōu)秀水力模型,其成果在各工程中得以實(shí)現(xiàn)。
2.蝸殼設(shè)計(jì)成雙蝸殼結(jié)構(gòu)。
我公司的在大型雙吸泵中采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)技術(shù)在國內(nèi)為領(lǐng)先地位,在國際上也屬先進(jìn)水平。目前國外僅有少數(shù)國家做過(如英國威爾公司)。
采用雙蝸殼結(jié)構(gòu)與國內(nèi)傳統(tǒng)單蝸殼相比較有如下優(yōu)點(diǎn):
A. 平衡了葉輪的徑向力,從而使軸由原來受交變應(yīng)力變成均勻受力,使軸不產(chǎn)生疲勞,延長壽命,減少軸的撓度,使泵運(yùn)行平穩(wěn)減少振動(dòng)。
B. 由于雙蝸殼結(jié)構(gòu),泵室增加了隔板,使泵強(qiáng)度、剛度增加。
3. 泵兩端軸承結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
傳統(tǒng)雙吸泵兩端軸承為向心球軸承,當(dāng)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生殘余軸向力(方向不定)時(shí),軸向力由一端承受,由于制造原因,殘余軸向力較大時(shí),軸承使用壽命低,同時(shí)殘余軸向力使泵軸受力而形成不穩(wěn)定的頂桿,使運(yùn)行不平穩(wěn)曾經(jīng)造成軸承端蓋螺栓斷裂事故。
改進(jìn)后的泵兩端軸承為向心推力球軸承,當(dāng)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生殘余軸向力時(shí),即由水泵殘余軸向力方向相反的軸承座內(nèi)的推力軸承承受軸向力,使泵軸運(yùn)轉(zhuǎn)不管殘余軸向力是何種方向,軸始終為穩(wěn)定的拉桿,使軸承壽命延長,且避免了因軸承端蓋受力使螺栓斷裂的現(xiàn)象,水泵運(yùn)行平穩(wěn)、振動(dòng)小。
4.泵內(nèi)排氣系統(tǒng)改進(jìn)(泵進(jìn)水倒灌情況)
傳統(tǒng)的水泵的排氣有以下幾種方法:
A. 分別在中間壓力蝸室和兩吸入室頂部各開一個(gè)放氣孔分別用螺塞堵住,這種結(jié)構(gòu)操作十分不便。
B. 分別在兩側(cè)吸入蝸室頂部各開一放氣孔,在壓出蝸室兩側(cè)各開一管牙孔來用鍍鋅管聯(lián)接,壓出蝸室頂端開一個(gè)總放氣孔,放氣后用螺塞堵住。這種結(jié)構(gòu)雖然比上述結(jié)構(gòu)操作稍方便一些,但在泵運(yùn)行時(shí),大量的水從高壓蝸室通過鍍鋅管回流吸入蝸室,降低了水泵的容積效率,同時(shí)由于大量的高壓水沖入吸入蝸室攪亂了進(jìn)水流態(tài),從而影響了泵的抗汽蝕性能。
泵內(nèi)排氣系統(tǒng)改進(jìn)是在壓出蝸室頂部安裝一個(gè)自動(dòng)排氣閥,分別在兩側(cè)吸入蝸室聯(lián)入壓出蝸室的管路上裝有逆止閥。這樣,不但排氣實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,也避免了高壓水沖入進(jìn)水蝸室攪亂進(jìn)水流場,提高了容積效率和抗汽蝕性能。
5. 泵有順轉(zhuǎn)、逆轉(zhuǎn)兩種結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)上考慮除軸外所有的軸套螺母、軸承螺母等所有易損件完全互換,便于用戶管理。
二、工藝部分
在生產(chǎn)上,便于我公司根據(jù)大型S型、SA型、TS型泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),精心編制工藝程序,并配置了一批大型專業(yè)加工機(jī)床。
(1) 主軸
主軸采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛件,并進(jìn)行兩次無損探傷,一次為超聲波探傷;一次為磁粉探傷。
主軸的加工采用大型臥式車床,可加最大直徑φ600mm,最大長度8m的大型泵主軸,加工精度可達(dá)1.6 。
在主軸的加工過程中,進(jìn)行兩次熱處理工序,粗車后在8m井式熱處理爐內(nèi)作調(diào)質(zhì)處理,改善泵軸內(nèi)物質(zhì)分子結(jié)構(gòu),提高其強(qiáng)度,精車前進(jìn)行一次穩(wěn)定性處理,進(jìn)一步提高其強(qiáng)度和剛度,使之在使用過程中不會(huì)發(fā)生變形。
在精車時(shí)實(shí)行一次裝夾,一次加工完畢,保證了主軸在全長度的上的同心度。
(2) 殼體
泵體泵蓋的鑄造采用樹脂砂造型,提高毛壞件的表面光潔度。加工前進(jìn)行噴砂噴丸處理,提高流道表面的光潔度可達(dá)Ra25。
泵體中開面的加工在CQ5250大型立式車床上進(jìn)行,表面加工精度及形位公差,比用龍門刨床加工出來的工件提高一個(gè)等級。在專用鏜床上一次裝夾,一次性鏜削出所有軸孔,保證了所有軸孔的同心度要求,可以減小因主軸與各軸孔不同心而帶來的振動(dòng)與噪聲。
(3) 葉輪
葉輪質(zhì)量的好壞直接影響到泵的性能,在鑄造時(shí)采用樹脂砂組合造型澆注,既保證了葉片的位置精度,又大大提高了葉輪內(nèi)流道的光潔度,葉輪的加工有專用的靠模加工刀具,可保證葉輪的外形輪廓線完全符合設(shè)計(jì)所需的形狀,滿足水力性能及光潔度的要求。由高級技師進(jìn)行的葉輪平衡校驗(yàn),可以將葉輪的不平衡度減小到國家標(biāo)準(zhǔn)所要求的范圍內(nèi),甚至基本上除去不平衡,從而大大提高泵組的運(yùn)行穩(wěn)定性。
在轉(zhuǎn)子部件整體裝配后不要進(jìn)行一次部件平衡校驗(yàn),以保證轉(zhuǎn)子部件的平衡度。
三技術(shù)部分
1、 水泵連續(xù)運(yùn)行保證時(shí)間為四年,設(shè)計(jì)使用壽命為20年(易損件除外)。
2、 水泵的結(jié)構(gòu)及水力設(shè)計(jì)滿足指定的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行條件。
3、 水泵的H—Q曲線應(yīng)該是連續(xù)上升的穩(wěn)定的曲線,從零流量點(diǎn)到許用最大流量點(diǎn)之間應(yīng)該無駝峰。
4、 供方選用優(yōu)秀水力模型,泵應(yīng)有良好的水力性能,抗汽蝕性能和良好的效率指標(biāo)。
5、 水泵具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,有足夠的強(qiáng)度和剛度。
6、 轉(zhuǎn)子部件接G6.3級作靜平衡校驗(yàn)。
7、 泵、電機(jī)機(jī)組運(yùn)行時(shí)振動(dòng)噪聲滿足GB10889《泵的振動(dòng)測量與評價(jià)方法》與GB10890《泵的噪聲測量與評價(jià)方法》的規(guī)定。
8、 泵的密封方式采用填料密封方式。
四、泵的結(jié)構(gòu)及材料
4.1水泵結(jié)構(gòu)及材料符合GB/T5656-94《離心泵技術(shù)條件Ⅱ類》中的有關(guān) 規(guī)定,水泵是單級、雙吸、中開式離心泵,地腳安裝,適宜于連續(xù)的滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。水泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)滿足當(dāng)水泵倒轉(zhuǎn)時(shí),不會(huì)帶來對水泵電機(jī)和控制機(jī)構(gòu)的損壞。
4.2泵的轉(zhuǎn)速、揚(yáng)程和流量的特性,均符合招標(biāo)書所提出的要求。
4.3具有相同揚(yáng)程、流量特性的泵有共同的構(gòu)造特點(diǎn)和部件,這些部件是 通用,可以互換的。
4.4泵殼、泵體
水泵的殼體設(shè)計(jì)成雙渦殼,可在水泵軸中心線處水平分開,一分為二,其吸入口和吐出口與殼體的下半部分一次澆成。只要提起上半部分的殼體和軸承的托架以及退去聯(lián)軸器上的螺栓以后就可以拆卸全部的轉(zhuǎn)動(dòng)部件,水泵的殼體制造,符合GB1348-88標(biāo)準(zhǔn)或同等標(biāo)準(zhǔn)。
水泵的承壓零件均進(jìn)行水壓試驗(yàn),試驗(yàn)壓力為基本設(shè)計(jì)壓力的1.5倍, 保持壓力時(shí)間至少為10分鐘,無泄漏、滲漏情況。
泵聯(lián)接法蘭尺寸及密封面型式符合GB4216 PN1.0Mpa的要求,法蘭孔與垂直線對稱分布。泵體上在泵的重心或?qū)ΨQ位置設(shè)置吊環(huán)、螺釘或吊耳等,以便泵的裝卸。殼體有兩個(gè)管道接口,一只在下半殼體的底部,作為放水管連接口,一只在上半部殼體的頂部,作放氣之用。
4.5葉輪
葉輪是雙吸、閉式、整體結(jié)構(gòu),加工平滑,且經(jīng)過靜平衡G6.3級試驗(yàn)。葉輪與軸采用鍵緊固安裝,不論葉輪沿著順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或反之都不會(huì)松動(dòng)。
4.6密封環(huán)
水泵設(shè)有可拆換的密封環(huán),材料為不銹鋼或澆鑄不銹鋼。
4.7泵軸和軸套
泵軸有足夠的尺寸和剛性承受各種運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的應(yīng)力。
泵軸設(shè)有軸套。軸套頂住葉輪到填料函外端。軸套用不銹鋼制作,符合GB標(biāo)準(zhǔn)或等同標(biāo)準(zhǔn)。在裝配時(shí)軸套用軸套螺母可靠地固定的軸上。泵軸設(shè)計(jì)保證在泵反轉(zhuǎn)時(shí)軸上各緊固件不松動(dòng)。
4.8軸承
軸承采用滾動(dòng)軸承,滾珠選用重負(fù)荷型的防磨球珠或圓柱滾子,使用壽命不低于100000小時(shí)。
軸承的潤滑方式為潤滑油潤滑,保證軸承工作時(shí)的最高溫度不超過80℃。水泵制造廠提供油環(huán)和測定油溫度的儀表。
4.9軸封及軸封管路
泵軸封采用GB/T5656-94附錄D中P2型帶填料環(huán)的軟填料密封型式,軸封管路采用GB/T5656-94附錄中E1中05型式,軸封壓力水接自泵體高壓側(cè),經(jīng)截止閥、管路、過濾器接至軸封填料環(huán)處。軸封管路上裝有壓力
表。
4.10聯(lián)軸器
泵與電機(jī)的聯(lián)軸器為彈性套柱銷聯(lián)接結(jié)構(gòu),在所有載荷工況下,泵和電機(jī)的聯(lián)軸器滿足電機(jī)最大扭矩的要求。聯(lián)軸器設(shè)有保護(hù)罩.
4.11其它附件
每臺泵配置排氣閥、放空閥及各種連接管及附件,所有與泵連接的小型接管為銅管及銅制管接頭,所有管口安裝青銅管堵。