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不锈钢潜水泵的设计和材料选择有何特别之处呢?

点击:     发布时间: 2017-12-08 10:49

  由于潜水泵具有很多普通泵所不具备的优点,其应用范围在不断扩大,某些腐蚀性的环境中,比如化工行业的酸碱盐类液体的输送,水处理行业中废液、废酸的排放,海洋平台上的海水输送等,也出现了潜水泵。于是,出现了不锈钢潜水泵。
 
  上海臻淼水泵厂以多年供水设备行业经验,以实验的方式与大家分析分析不锈钢潜水泵的材料选择。
 
  不锈钢潜水泵关键在于材料的选用。与液体接触的部位要选用耐腐蚀的材质,如304、316类奥氏体不锈钢,包括轴的材料,经过强度校核,没有问题。但是,在试制的过程中,就发现了问题。
 
  以小规格50QW18 —15 —115 为例。这台泵的流量为18m3/ h ,扬程为15m ,电动机为Y90S —2 ,功率为115kW,转速为2900r/ min ,其额定电流为3144A ,空载电流应为1136~1187A ,泵壳及轴的材料均为304。在进行电动机空载性能试验的过程中,发现空载电流达到214A ,远远超过其额定值。经过仔细分析发现,原来是轴的材质的原因。
 
  二极、四极、六极电动机的磁场如图1 所示。如果轴的材料为不导磁的奥氏体不锈钢,对于二极电动机,磁力线只能绕开轴,如图1 所示。在转子磁轭区,磁场过于饱和,造成激磁安匝大,磁势增加,激磁电流增大,从而导致空载电流过大。当轴的材质换成了导磁性好的马氏体不锈钢,磁力线能够穿过轴,就不会出现这种现象了。

不锈钢水泵的电动机磁场图
 
  而QW25 —200 ,潜水电动机为Y112M—2 ( 4kW) ,正常额定电流为811A ,空载电流为4105A。轴采用316 材料,试验结果,空载电流达915A。
 
  对于四极电动机,同样会出现空载电流增大的现象,但不像二极电动机出现的问题严重。如图2 所示。同样的潜水电动机Y112M—4(4kW) ,正常额定电流为8177A ,空载电流应为4138A。采用奥氏体不锈钢材料做轴,试验结果,空载电流为713A ,同样超出额定值。其中的原因是四极电动机的磁力线不会在转子磁轭区过分聚集,因此影响力减少,但也会影响性能。
 
  对于六极以上的电动机,如图1 和图2 所示。由于磁力线基本上不穿过轴线,基本不受轴材料导磁性的限制,可以不考虑上述的问题。省略轴套,不考虑轴的密封问题,机械密封的型号减小一个规格,从降低成本的角度以及使用安全性的角度上都是有其积极的一面。
 
  以150QW130 —30 —22 的电动机试验为例。该泵的流量为130m3/ h ,扬程为30m ,电动机功率为22kW,转速为960r/ min。该电动机的额定电流为4416A ,空载电流应为2213A。对两台相同的电动机进行试验,其中一台轴的材质为3Cr13 (A 泵) ,另一台轴的材质为304 (B 泵) 。试验的结果,两台的空载电流分别为23A (A泵) 和2318A (B 泵) 。从试验的角度,再一次验证了上述分析。
 
  可以这样认为,对于2 极或4 极的电动机,如果轴的材料不导磁,会严重影响电动机的性能。必须将空载电流降下来。可采用两种办法加以解决:
 
  (1) 改变电动机的设计 增加定子匝数。试验证明,此办法行之有效。

更改定子匝数的比较表
 
  增加匝数,可以有效地减小空载电流,使之达到额定值。但是,加匝之后,随之而来的是电动机的很多性能变得不理想,如:匝数增加———激磁电流下降———功率因数增加。匝数增加———电阻增加———定子铜损耗增加———磁路不饱和———效率下降———温升增加。匝数增加———起动转矩、起动电流、最大转矩下降。加匝是应急的办法,但从潜水电动机的设计角度上讲,应考虑从根本解决的办法。
 
  (2) 改变泵的结构,增加密封轴套 仍然采用标准的Y系列电动机,轴用导磁的合金钢或马氏体不锈钢制造。增加密封轴套,将泵部件的轴头密封起来,如图3 所示。在很多的输送酸液的腐蚀性的环境中,都采用这种结构,效果很好。但要注意的是,这种情况下,多了几道密封点,对静密封件的要求比较严格,否则,即使机械密封无泄漏,液体会顺着轴承的内径直接漏到电动机内腔,影响电动机的运转,而且,对轴产生腐蚀。
 

不锈钢水泵“增加密封轴套”图
 
  在腐蚀性的环境中,电缆外套的材料也是很重要的。根据介质的腐蚀性,选用聚氯乙烯电缆,可耐一定的酸碱腐蚀。但是,在强腐蚀性的液体中,比如盐酸,却没有合适材料的电缆可以潜入液体中不被腐蚀,所以就要求在结构上加以更改,往往需要设计电缆护套,势必增加了设计的复杂性,也限制了使用的范围。
 
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