潜水泵的设计与应用研究

刘莉 凌素琴 马利娟

摘 要：本文对潜水泵进行了介绍，指明了潜水泵的优点所在，对潜水泵的设计展开了深入探究，并结合实际情况说明了潜水泵的应用前景。文章具有一定的参考价值。

关键词：潜水泵；设计；应用；优点

近年来，潜水泵的运用越来越为广泛。由于潜水泵具有普通水泵不具备的优势，其受到了各行各业的青睐。目前，针对潜水泵的设计和应用的研究也越来越受到众多学者的追捧。

1 潜水泵概述及其结构特点

潜水泵是一种在水下工作的泵，其水泵和电机通常共用一个轴，因此其连接部件少，体积小，重量轻。由于潜水泵一般直接潜入水中使用，所以不需要单独搭建泵房，因此在一定程度上减少了投资成本。同时，由于其在水中运行，因此潜水泵产生的噪声较小，通常不会引起环境污染。

图1给出了潜水泵结构示意图。潜水泵按照其输送的介质，设计有不同类型的叶轮。例如，运送清洁液体可选择多叶片离心叶轮，运送杂质较多的液体可选择无堵塞式叶轮，在大流量工况下可以选择轴流式叶轮或者混流式叶轮。

潜水泵中的电动机也分为干式、半干式、充油式以及湿式等，其根据具体环境需求，也被选择性运用到不同的生产条件中，而其中运用最为广泛的当属干式电动机。

2 潜水泵的设计要点

2.1 转速选择

潜水泵的转速和泵的比转速紧密相关，而比转速则关系到泵的效率。转速的提高可以在一定程度上减少泵的级数，减轻泵的重量，缩小泵的体积。不过，潜水泵转速的增加是受到汽蚀条件限制的。一般来说，潜水泵的转速应当符合：

n≤C﹡NPSHr/（5.62﹡Q1/2）

式中，n为转速，Q为流量，NPSHr为汽蚀系数，C=800-1000。当然，泵的转速选择，还应当结合具体的配用动力装置来确定。

2.2 轴向力平衡

对于潜水泵而言，其叶轮通常采用的是同向排列形式，为此，潜水泵在运行的过程中一般会伴随着很大的轴向力产生。平衡潜水泵中的轴向力是潛水泵设计中的一大关键问题。通常情况下，可以利用叶轮的对称布置以及在叶轮上打平衡孔的方法处理泵轴向力平衡问题。在大部分水泵中，将叶轮对称布置便足够实现轴向力的平衡目的了。但是，对于潜水泵而言，由于叶轮的对称布置会引起叶轮外径的减小，而外径的减小会影响扬程的提高，所以要想达到同样的扬程只能增加泵的级数，而这种方式显然在潜水泵中行不通。基于以上分析，在潜水泵中通常会采取叶轮上打平衡孔的方法实现轴向力的平衡。图2 给出了轴向力平衡装置的结构。

2.3 汽蚀

汽蚀现象是流体机械中易发生的典型现象。想要防止水泵汽蚀，其关键在于科学确定叶片和叶轮的进口参数以及泵的安装高度。由于部分设计者认为潜水泵为倒灌，经常不考虑水泵的汽蚀问题。事实上，潜水泵的第一级叶轮通常留有距离吸水池液面3米以上的距离。

2.4 水润滑轴承

由于潜水泵在水中运行，其工作介质即是其轴承润滑与冷却介质。而在水中，工作介质一般含有少量的泥沙，所以对于轴承的材质以及轴承的结构都有更高的要求。

长时间的实践表明，橡胶轴承的弹性与吸震性能较好，其可以适用于含有少量泥沙的井水工作。因此，橡胶轴承在潜水泵中的运用较为广泛。而对于一些特殊的环境，比如无固体颗粒的干净水中，则可以选择采用铜基合金轴承。这种轴承加工性能较好，且具备良好的导热性与耐磨性。

3 实际应用与结论

实践表明，潜水泵所具备的很多属性是众多普通水泵不存在的。由于潜水泵自身优点所在，其越来越受到各个领域的青睐。特别是对于一些腐蚀性环境，潜水泵可以说发挥了极大的作用。例如，其有效实现了酸、碱、盐类液体的运输，完成了废液、废酸等液体物质的排放，为海水的运送提供了便捷，等等。

4 结语

潜水泵长期在水下运行，其具有众多普通水泵不存在的优点。掌握其结构特点与工作优势，利用现代化设计方法，设计优化潜水泵性能，不但是潜水泵发展的必经之路，也是推动我国现代化工业发展的重要任务。

参考文献：

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