機(jī)電一體化在泵業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展

【摘要】 為了解決井用潛水電泵揚(yáng)程小、效率低的缺陷，筆者對(duì)此進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，保證電泵整體結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)行。

【關(guān)鍵字】 潛水電泵 止推軸承 機(jī)械揚(yáng)程 葉輪參數(shù)

一、井用潛水電泵存在的問題及解決措施

1、井徑與電泵外徑不匹配導(dǎo)致無法安裝。井壁管直徑大小一般按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定：常見規(guī)格為75mm、100mm、125mm、150mm、200mm、250mm等。潛水電泵的最大直徑應(yīng)適應(yīng)井徑要求，國家標(biāo)準(zhǔn)要求最大直徑不超過72mm、96mm、120mm、143mm、184mm、233mm等。以前井用潛水泵都是按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)的。但按照這種尺寸設(shè)計(jì)存在很大的弊端，因?yàn)榈V井的垂直度與深度成正比，深度越深，偏斜度越大。往往在深度較大的井中安裝時(shí)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。通過上述分析，針對(duì)需要100米以上潛水泵客戶群體相對(duì)數(shù)量大的情況，筆者在設(shè)計(jì)過程中，有意識(shí)的減小了電泵的外徑，針對(duì)上述規(guī)格的井徑管，按68mm、90mm、113mm、135mm、180mm、225mm設(shè)計(jì)?？朔税惭b過程中出現(xiàn)的卡死現(xiàn)象，在多個(gè)客戶現(xiàn)場安裝中均成功的一次性安裝成功。

2、水泵軸向力殘余較大導(dǎo)致燒機(jī)。水泵選用揚(yáng)程越大其需要的功率也越大，但隨著揚(yáng)程的增大，潛水電泵的級(jí)數(shù)也隨之增加，軸向力也越大。軸向力計(jì)算一般按下式計(jì)算：

因?yàn)榫脻撍姳檬侵甭?lián)結(jié)構(gòu)，所有的軸向力均由電機(jī)承受。而設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)軸向力是根據(jù)在額定流量下估算出來。但往往因?yàn)檫x型等原因，電泵不能在額定流量下運(yùn)行，軸向力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過估算值，根據(jù)有關(guān)資料介紹，此時(shí)軸向力增加30%以上。根據(jù)現(xiàn)場燒毀電泵實(shí)際情況分析，燒機(jī)原因是電泵電機(jī)止推軸承單位面積承受壓力有一定的范圍限制，一般設(shè)計(jì)選用合金材料，單位面積內(nèi)承受的壓力在13000N，當(dāng)超過壓力額定值后，便會(huì)加重磨損止推軸承，造成電機(jī)轉(zhuǎn)子的局部下沉，同時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重，造成來不及散熱，使電機(jī)內(nèi)部止推軸承局部溫度不斷升高，最后造成燒毀電機(jī)現(xiàn)象。

3、電機(jī)功率不足不能滿足不同工況的需求。以前設(shè)計(jì)的潛水電泵，因?yàn)槌杀镜仍?，電機(jī)設(shè)計(jì)服務(wù)系數(shù)為1，在額定點(diǎn)運(yùn)行剛好可以滿足要求。但在大流量下時(shí)，功率超過了額定功率的1.2倍，功率不足，導(dǎo)致溫升上升，最后燒機(jī)。而且一些新的井含有大量泥沙，導(dǎo)致水質(zhì)比重增大，有時(shí)達(dá)到1.05以上，而電機(jī)設(shè)計(jì)按介質(zhì)比重1設(shè)計(jì)，本身配套功率不足。針對(duì)這些情況，重新設(shè)計(jì)配套電機(jī)功率，將服務(wù)系數(shù)增大到1.2，使電機(jī)有較大的功率余量，從而滿足選型不當(dāng)造成偏離額定點(diǎn)以及介質(zhì)變化等不同的工況要求，改造后的潛水電泵，在以前經(jīng)常燒機(jī)的用戶中使用，至今已經(jīng)2年，使用情況良好。

4、電機(jī)能效低效率不高。以前電機(jī)采用熱軋板甚至用電工鋼代替，磁通能力有限，電機(jī)效率不高。同時(shí)電機(jī)銅線采用B級(jí)絕緣線，烤漆設(shè)備也不是很好，這些原因?qū)е码姍C(jī)效率不高。2013年，我公司對(duì)電機(jī)進(jìn)行重大的設(shè)計(jì)改進(jìn)：首先是以冷代熱，全面采用冷軋硅鋼板，淘汰熱軋板及電工鋼，同時(shí)引進(jìn)高速?zèng)_床等設(shè)備，使電機(jī)定轉(zhuǎn)子能耗下降。二是全面采用F級(jí)絕緣導(dǎo)線，使電機(jī)溫升限值由120℃提高到155℃，大大提高了電機(jī)的承載能力。三是按照新的國家能效標(biāo)準(zhǔn)提升電機(jī)效率，對(duì)不合格電機(jī)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，電機(jī)效率普遍提高2-3%。

二、自動(dòng)控制系統(tǒng)在井用潛水電泵應(yīng)用

1、自動(dòng)控制系統(tǒng)在電機(jī)中的應(yīng)用。為了降低潛水泵故障率，提高潛水泵的使用壽命，筆者利用自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。滾珠軸承與電機(jī)軸之間所用的密封圈為塑料材質(zhì)，極易受高溫破壞，造成密封圈失去原有的密封效果從而使軸承發(fā)生破壞，增加溫控探頭，在終端顯示屏查看電機(jī)軸承的溫度，如果溫度超出設(shè)定范圍則界面報(bào)警并發(fā)送消息給主管人員，主管人員及時(shí)采取措施處理，避免燒機(jī)現(xiàn)象發(fā)生。其次調(diào)整推力盤與止推軸承之間的間隙，將間隙保持在0.36-0.55mm范圍內(nèi)，這樣能夠保證電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，減少摩擦，同時(shí)也可滿足對(duì)軸向推力的平衡。

參 考 文 獻(xiàn)

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