CN116123104B - 一种免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的配置方法，步骤是：S1、将一台喂水泵和一台主排水泵组成排水泵组；S2、所述喂水泵的流量与主排水泵流量满足下式：Q1=(1+a)Q0式中：Q1：喂水泵的流量，Q0：主排水泵的流量，a取值为0.15～0.25；S3、将所述喂水泵的扬程H1设定为大于主排水泵的吸程h；S4、按照设定的流量和扬程选择合适参数的喂水泵；S5、将喂水泵的出口与位于地面上的主排水泵的进水口之间通过连接管路连接，所述喂水泵的吸水口位于水仓水面之下，所述喂水泵的电机位于泵房的地面之上。有益效果是：可而获得泵组的最佳的效率值，能保证主排水泵不汽蚀、排水速度快，启动安全，运行平稳。
Description
技术领域
本发明涉及一种启动快速、高效节能的免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的配置方法。
背景技术
水泵给排水系统应用广泛，与工农业生产及人民生活密切相关，它是量大面广的覆盖社会方方面面的一项机电产品，全国水泵的总装机量逾千万台，仅煤矿使用的耐磨多段式水泵就有几十万台之多，虽然总量不高，但它的耗电量非常之大，水泵一年的耗电量占全国用电量的20%。
矿用泵的特点是：一是流量大，扬程高；二是水泵进水端为负压供水，大功率水泵的吸程一般超过3米就逐渐汽蚀，因此吸程一般小于5米；三是矿井水仓水平截面积一定，为了提高水仓有效容积，高低水位差不能过小，但容易产生气蚀，导致泵效不高，且随着吸水井水位下降而下降，也就是说在一个有效的吸程之内，泵效随着水位的下降而衰减，且效率曲线衰减非常快。
举例说明，如果主排水泵在吸水井高水位时泵效是75%（吸程1米左右），当水位降到最低时也就是65%左右，此时吸程3-5米。此现象造成的后果：一是平均泵效低，耗能严重；二是汽蚀严重，井下工人操作时在主排水泵运行时往往将水泵前端的控制阀门敞开，让水泵在大流量点运行，这样更加大了主排水泵的汽蚀程度；三是水泵汽蚀后，排除的液体减少，因此排水速度减慢；四是由于汽蚀严重，主排水泵极易损坏。
发明内容
本发明是要解决上述背景技术存在的问题，提供一种免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的配置方法。
本发明涉及的免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的配置方法，其特殊之处是：S1、将一台喂水泵和一台主排水泵组成排水泵组；
S2、所述喂水泵的计算流量与主排水泵流量满足下式：
Q1=(1+a)Q0
式中：Q1：喂水泵计算的流量，Q0：主排水泵设计点的流量，a：系数，a取值为0.15～0.25；
S3、将所述喂水泵的扬程H1设定为大于主排水泵的吸程h；
S4、按照步骤S2设定的流量与步骤S3设定的扬程选择合适参数的喂水泵；
S5、将喂水泵的出口与位于地面上的主排水泵的进水口之间通过连接管路连接，所述喂水泵的吸水口位于水仓水面之下，所述喂水泵的电机位于泵房的地面之上。
进一步，如果主排水泵实际工况点在设计点附近运行a取最小值，如果主排水泵实际工况点在大流量点附近运行 a取最大值，主排水泵实际工况点在设计点与大流量点之间运行时按照比例插值法取值。
进一步，所选择的喂水泵的设计点对应的流量Q2和扬程H2分别满足下式：
Q2=Q1（1+b），b取值0-8%；
H2= H1（1+c），c取值0-5%。
进一步，步骤S3中H1与h的差值为1-2m。
进一步，所述设计点附近是指主排水泵设计点的±5%区间，所述大流量点附近是指主排水泵大流量点的±5%区间。
进一步，步骤S4中，在主排水泵与喂水泵的连接管路最高点安装快速排气阀，将气体在最短时间内排出主排水泵泵腔。主排水泵泵腔及主排水泵与喂水泵的连接管路的空间很大，存在大量的气体，如不能快速排出，直接影响泵组的启动。本发明在主排水泵与喂水泵的连接管路最高点安装快速排气阀，将气体在最短时间内排出，可以使泵组瞬间启动，进入运行状态。
进一步，在所述喂水泵的电机联轴器外圆面安装反向制动装置，一但反转喂水泵便停止运行，防止喂水泵的损坏。
进一步，在所述连接管路上对应快速排气阀安装位置设有锥形管路接头，所述锥形管路接头的小径端头与排气阀连接。根据流体力学的流速大压强小的伯努利原理，锥形管路接头大径端头的部分压强大，锥形管路接头的小径端头的部分压强小，因此可使泵体内的气体能快速排出。
进一步，所述反向制动装置包括安装在喂水泵电机连轴器外圆面的转动盘，安装在喂水泵轴承装置外壳上且外缘设有棘轮卡口的制动盘，所述棘轮卡口一侧为直边、另一侧为斜边，在转动盘上沿周向均布有多个阶梯孔，所述阶梯孔宽径部位安装限位螺钉，在阶梯孔细径部位插装内设弹簧座的限位销，在弹簧座内安装弹簧，所述限位销通过弹簧顶靠在所述卡口内。
进一步，所述连接管路的直管段为上下分体结构且在其间设置长直管，所述长直管两端与所述连接管路的分体部分通过法兰和连接螺栓一连接，在所述喂水泵的泵座上设置调整螺栓，该泵组在所述调整螺栓及用于连接泵座和固定在地面上的底座之间的连接螺栓一上设置垫套，所述垫套位于所述泵座和底座之间；当喂水泵叶轮被埋时卸下长直管并更换短直管，通过调整螺栓将泵座顶起并在位于顶起后的泵座和底座之间的调整螺栓及连接螺栓一上套装所述垫套，然后将连接螺栓一紧固使泵座和底座固定连接在一起。从而解决煤矿泵房的吸水井里有一定量的煤泥，喂水泵几天不使用，可能会造成喂水泵叶轮被埋，导致喂水泵不能再次启动的问题。
本发明适用于所有液上离心水泵，尤其对煤矿井下排水，其有益效果是：
1、主排水泵与喂水泵流量和扬程的选择是泵组的关键。如果两种泵的流量相等，主排水泵一定会汽蚀；如果喂水泵的流量超过主排水泵流量太多，一是主排水泵电机超流，二是主排水泵长期超负荷运行极易造成水泵的损坏。本发明以主排水泵的流量为基准值，在此基础上喂水泵的流量大于主排水泵的流量，在确定喂水泵流量的增加值后，将喂水泵叶轮在原有尺寸的基础上加大。喂水泵流量大于主排水泵的流量，增加的流量，一部分克服管路的损失；一部分是主排水泵进水端的液体由负压变成正压，液体被压缩（也就是液体的密度增加）而增加的容量；最主要的是填补了大流量点时损失的流量，从而获得泵组的最佳的效率值，而且无论吸程如何变化，效率曲线不衰减。按照本发明选取的流量值，即能保证泵组效率最高，也能保证主排水泵不汽蚀、排水速度快、在线运行时间长。而喂水泵扬程大于主排水泵吸程，可保证主排水泵正压，不会发生气蚀现象。
2、采用喂水泵后，主排水泵运行时吸水口一直处于正压供水状态，消除了主排水泵气蚀的可能性，避免了因气蚀而造成的损坏，改善了主排水泵的排水性能。
3、与潜水泵相比，启动安全，可靠性高，杜绝了因短路而爆响的可能和因为被掩埋而出现停机的现象。
4、泵组运行平稳，运行寿命长，安装、拆卸、维修简便，制造简单，易于维修。
附图说明
图1是本发明的免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图1的B-B剖视图；
图4是图1的C部放大图；
图5是图1中喂水泵的俯视图；
图6是短直管结构示意图；
图7是更换短直管后免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的结构示意图；
图8是图6的D部放大图。
图中：过滤网-1、喇叭管-2、导流器-3、叶轮-4、泵轴-5、内管-6、外管-7、导轴承-8、联轴螺母-9、底座-10、调整螺栓-11、轴承装置-12、反向制动装置-13、电机-14、快速排气阀-15、主排水泵-16，长直管-17、连接螺栓一-18、制动盘-19，定螺钉-20，限位轴-21，转动盘-22，弹簧-23，限位螺钉-24，电机联轴器-25，喂水泵-26，连接管路-27，连接螺栓二-28，法兰-29，喂水泵泵座-30，短直管-31，垫套-32，棘轮卡口-1901，弹簧座-2101，阶梯孔-2201，锥形管路接头-2701。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明：
如图1所示，一种免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的配置方法，其步骤是： S1、将喂水泵26和主排水泵16组成排水泵组；所述喂水泵26包括过滤网1、喇叭管2、导流器3、叶轮4、泵轴5、内管6、外管7、导轴承8、联轴螺母9、底座10、泵座30、调整螺栓11、轴承装置12和电机14，所述底座10固定在地面上，所述泵座30与底座10之间通过连接螺栓一18和螺母固定连接。
S2、所述喂水泵26的流量与主排水泵16流量满足下式：
Q1=(1+a)Q0
式中：Q1：喂水泵的流量，Q0：主排水泵的流量，a：系数，a取值为0.15～0.25；
如果主排水泵实际工况点在设计点附近运行a取最小值，如果主排水泵泵实际工况点在大流量点附近运行 a取最大值，主排水泵实际工况点在设计点与大流量点之间运行时按照比例插值法取值；所述设计点附近是指主排水泵设计点的±5%区间，所述大流量点附近是指主排水泵大流量点的±5%区间。
S3、将所述喂水泵的扬程H1设定为大于主排水泵的吸程h，H1与h的差值为1-2m；
S4、按照步骤S2设定的流量与步骤S3设定的扬程选择合适参数的喂水泵，所选择的喂水泵的设计点对应的流量Q2和扬程H2分别满足下式：
Q2=Q1（1+b），b取值0-8%；
H2= H1（1+c），c取值0-5%；
S5、所述喂水泵26的出口与位于地面上的主排水泵16的进水口之间通过连接管路27连接，所述喂水泵26的吸水口位于水仓水面之下，所述喂水泵的电机14位于泵房的地面之上。
步骤S5中，在主排水泵与喂水泵的连接管路27最高点安装快速排气阀15，将气体在最短时间内排出主排水泵泵腔。主排水泵16泵腔及主排水泵与喂水泵的连接管路27的空间很大，存在大量的气体，如不能快速排出，直接影响泵组的启动。本发明在主排水泵与喂水泵的连接管路最高点安装快速排气阀，将气体在最短时间内排出。
结合图2-图5，步骤S1中，在所述喂水泵的电机联轴器25外圆面安装反向制动装置13，一但反转喂水泵便停止运行，防止喂水泵的损坏。所述反向制动装置13包括安装在喂水泵电机连轴器25外圆面的转动盘22，安装在喂水泵轴承装置12外壳上且外缘设有棘轮卡口1901的制动盘19，所述棘轮卡口1901一侧为直边、另一侧为斜边，在转动盘22上沿周向均布有阶梯孔2201，所述阶梯孔2201宽径部位安装限位螺钉24，在阶梯孔2201细径部位插装内设弹簧座2101的限位销21，在弹簧座2101内安装弹簧23。在转动盘22随电机14正向转动时，限位销21在棘轮卡口1901斜边推动下回缩，随着电机转动的速度加快，限位销21的离心力克服弹簧23弹力，限位销21维持回缩状态；一旦电机14反转，弹簧23弹力使限位销21弹出并卡在卡口1901的直边，实现反向制动。
步骤S5中，在连接管路27上对应快速排气阀15安装位置设有锥形管路接头2701，所述锥形管路接头2701的小径端头与快速排气阀15连接。根据流体力学的流速大压强小的伯努利原理，锥形管路接头大径端头的部分压强大，锥形管路接头的小径端头的部分压强小，因此泵体内的气体能快速排出。
结合图1、图6-图8，所述连接管路27的直管段为上下分体结构且在其间设置长直管17，所述长直管17两端与所述连接管路27直管段的分体部分通过法兰29、连接螺栓二28及螺母连接，在所述喂水泵泵座30上设置调整螺栓11，该泵组在所述调整螺栓11及用于连接泵座30和底座10之间的连接螺栓一18上设置垫套32，所述垫套32位于所述泵座29和底座10之间；当喂水泵叶轮被埋时卸下长直管17并更换短直管31，通过调整螺栓11将泵座10顶起并在位于顶起后的泵座29和底座10之间的调整螺栓11及连接螺栓一18上套装所述垫套32，然后将连接螺栓一18紧固使泵座30和底座10固定连接在一起。从而解决煤矿泵房的吸水井里有一定量的煤泥，喂水泵几天不使用，可能会造成喂水泵叶轮被埋，导致喂水泵不能再次启动的问题。
主排水泵与喂水泵（以下简称泵组）配合使用后，形成新的性能曲线，其特点是工况点右移，即流量增大、扬程降低。流量并非越大越好，工况点也不是越右越好，而是新的性能曲线找到最佳点。只有泵组在最佳点运行，泵组才能效率最高，主排水泵不汽蚀，主排水泵排水速度快，主排水泵运行时间长。
本发明的各实例具体参数选择及检测的泵效数据如下：
MD泵（MD450-60x10）、喂水泵（250WDLY-285）与泵组对比表1（吸程5m）
MD450-60x10）、喂水泵（250WDLY-285）与泵组对比表2（吸程6m）
通过表1与表2对比在超过吸程的工况下，MD泵在相同的扬程下，流量下降明显，效率下降严重，无法使用，而泵组参数未发生改变，泵组的优势明显。
设计点参数：
流量Q=450 m3/ h
扬程=600m
大流点Q=500 m3/ h
从表中看出：大于主排水泵设计点流量在15%以下的，因供水量不足，无法满足泵组运行的需要，因此没有意义。泵组流量超过主排水泵大流量点太多，即超过主排水泵设计点流量25%以上的，因主排水泵电机超流，而不能采用。因此，泵组中的喂水泵流量增加值的系数a的变化范围在主排水泵设计点流量的15%～25%之间。
主排水泵在设计点运行时，喂水泵流量Q为450x15%=517 m3/ h。当主排水泵在大流量点运行时，喂水泵流量Q最大为 450x25%=562 m3/ h。如果喂水泵流量超过562 m3/ h，泵组中的主排水泵电机功率将超过额定的1120Kw，将损坏电机。
以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的配置方法，其特征是：步骤如下： S1、将一台喂水泵和一台主排水泵组成排水泵组；
S2、所述喂水泵的流量与主排水泵流量满足下式： Q1=(1+a)Q0 式中：Q1：喂水泵的流量，Q0 ： 主排水泵的流量，a：系数，a取值为0.15～0.25；
S3、将所述喂水泵的扬程H1设定为大于主排水泵的吸程h；
S4、按照步骤S2设定的流量与步骤S3设定的扬程选择合适参数的喂水泵；
S5、将喂水泵的出口与位于地面上的主排水泵的进水口之间通过连接管路连接，所述喂水泵的吸水口位于水仓水面之下，所述喂水泵的电机位于泵房的地面之上。
2.根据权利要求1所述的免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的配置方法，其特征是：步骤S2中，如果主排水泵实际工况点在设计点附近运行a取最小值，如果主排水泵实际工况点在大流量点附近运行 a取最大值，主排水泵实际工况点在设计点与大流量点之间运行时按照比例插值法取值。
3.根据权利要求1所述的免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的配置方法，其特征是：步骤S4中，所选择的喂水泵的设计点对应的流量Q2和扬程H2分别满足下式： Q2=Q1（1+b），b取值0-8%； H2= H1（1+c），c取值0-5%。
4.根据权利要求1所述的免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的配置方法，其特征是：步骤S3中H1与h的差值为1-2m。
5.根据权利要求2所述的免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的配置方法，其特征是：所述设计点附近是指主排水泵设计点的±5%区间，所述大流量点附近是指主排水泵大流量点的±5%区间。
6.根据权利要求1所述的免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的配置方法，其特征是：步骤S5中，在所述连接管路最高点安装快速排气阀，将气体在最短时间内排出主排水泵泵腔。
7.根据权利要求1所述的免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的配置方法，其特征是：步骤S1中，在所述喂水泵的电机联轴器外圆面安装反向制动装置，一但电机反转喂水泵便停止运行。
8.根据权利要求6所述的免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的配置方法，其特征是：在所述连接管路上对应快速排气阀安装位置设有锥形管路接头，所述锥形管路接头的小径端头与排气阀连接。
9.根据权利要求7所述的免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的配置方法，其特征是：所述反向制动装置包括安装在喂水泵电机连轴器外圆面的转动盘，安装在喂水泵轴承装置外壳上且外缘设有棘轮卡口的制动盘，所述棘轮卡口一侧为直边、另一侧为斜边，在转动盘上沿周向均布有多个阶梯孔，所述阶梯孔宽径部位安装限位螺钉，在阶梯孔细径部位插装内设弹簧座的限位销，在弹簧座内安装弹簧，所述限位销通过弹簧顶靠在所述卡口内。
10.根据权利要求1所述的免抽真空的不产生汽蚀的排水泵组的配置方法，其特征是：步骤S5中，所述连接管路的直管段为上下分体结构且在其间设置长直管，所述长直管两端与所述连接管路的分体部分通过法兰和连接螺栓二连接，在所述喂水泵的泵座上设置调整螺栓，该排水泵组在所述调整螺栓及用于连接泵座和固定在地面上的底座之间的连接螺栓一上设置垫套，所述垫套位于所述泵座和底座之间；当喂水泵叶轮被埋时卸下长直管并更换短直管，通过调整螺栓将泵座顶起并在位于顶起后的泵座和底座之间的调整螺栓及连接螺栓一上套装所述垫套，然后将连接螺栓一紧固使泵座和底座固定连接在一起。
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