XDS200—150—160型高效节能排灌泵研制

李小宇

摘 要：目前丘陵山区农田排灌用泵大多是单级单吸离心泵，泵效低且检修很不方便，现代农业的发展与乡镇供水都急需一种高效节能、检修方便的新型排灌泵产品，文章介绍了XDS200-150-160型单级双吸高效节能排灌泵的叶轮与泵体主要零部件在水力与结构上的一系列优化创新特点，通过研制测试表明：该泵产品高效率节能、无过载、检修方便、泵系统配套具有节资性，比较适宜丘陵山区农田排灌与供水行业使用。该泵性能参数也在农机购机补贴范围之内，代表着丘陵山区农用排灌泵的发展方向，还可以用于其他工业等行业。

关键词： 排灌泵 设计 研制 节能

中图分类号：TH12 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

1 前言

对于丘陵山区，常用的农田排灌泵流量多在300m3/h以内，扬程在25m以内，目前使用的大多是单级单吸结构离心泵，泵效率大多在70%以下，泵机组不节能，投资成本高，且检修时要拆卸泵与管路等，这对于既缺乏起吊设备也缺乏劳动力的丘陵山区来说很不方便。

在国内，泵的产品规格一般是按照系列型谱来确定的，200口径单级双吸清水离心泵最低扬程一般是42m，没有30m以下的，泵效率只有70%且结构差；国外有此参数的200口径单级双吸清水离心泵，泵效率在73%以上，质量好，但价格是国内同类产品的3～5倍，若采购使用，供应配件也不可能及时。

目前丘陵山区农田排灌用泵大多是单级单吸离心泵，泵效低且检修很不方便，现代农业的发展与乡镇供水都急需一种高效节能、检修方便的新型排灌泵产品，我们设计研制的XDS200-150-160型单级双吸高效节能排灌泵也正是具备高效且检修方便的特点，该泵性能参数也在农机购机补贴范围之内，代表着丘陵山区农用排灌泵的发展方向，还可以用于其他工业等行业。

2 性能参数与创新结构

2.1 性能参数

XDS200-150-160型单级双吸高效节能排灌泵的主要技术性能如下：流量：260m3/h，扬程：22m，转速：2950r/min，效率：72%，气蚀余量：5.1m，轴功率：21.6kW，配套动力30kW。

2.2 创新结构特点

（1）双吸叶轮的高效水力设计，采用优秀水力模。

（2）叶轮两边叶片采用交错布置，既可以平衡径向力也可以实现叶轮低脉冲出流，减少振动，提高泵效率。

（3）将离心泵无过载设计理论对叶轮作校核设计，使泵轴功率曲线比较平坦动力机不容易过载，使泵可以在满足扬程条件下在最大流量也安全运行使用。

（4）泵壳体采用水平剖分中开式结构，检修时就可以不动管路系统等设备，泵体采用矩形压水室，方便铸造，且外形美观。

（5）泵可配出口宽度不一的叶轮或直径不一的叶轮（叶轮切割时要保留叶轮盖板），可以扩大使用范围。

（6）设置泵体喉部活动插件，可以避免相同口径泵体配不同叶轮重复开模，可以利用涡壳喉部活动插件来改变泵体涡壳喉部面积，以适应相同口径泵对不同涡壳喉部面积的要求。

（7）叶轮左边密封环直径大于叶轮右边密封环直径，可以确保转子轴向力一直向左，轴一直受到向左的微弱轴向拉力，避免泵运行使用时转子左右摆动，减小泵振动。

（8）轴套采用锥形结构，可以延长密封填料与轴套的使用寿命近1倍。

（9）采用高速设计，泵结构尺寸小，重量减轻1半左右。

（10）密封腔设计成填料与机械密封都可以装的可互换通用结构。

（11）密封冲洗水采用泵盖外部接管，用小阀门调控密封冲洗水压与水量，这样既可以起到密封效果也可以达到冷却润滑填料的理想效果。

（12）泵轴采用刚性设计，使泵运转平稳，振动小；轴设计有正转与反转轴，方便用户选用；轴采用通用设计，提高整泵标准化程度，轴伸段采用h5微小间隙配合，便于装拆联轴器。

（13） 轴承体定位采用圆柱体销子，定位于泵体上，稳定且便于装配。

（14）在选材上除了轴用40Cr外，其它过流部件可以选用球墨铸铁、铸钢、青铜及不锈钢等材料。

2.3 泵结构示意图

图1 泵结构示意图见

3 测试性能结果

经过制作模具、浇铸、机械加工、组装工序后，泵整机测试在工厂标准试验台上按照GB3216测试，该泵性能如下：

流量：260m3/h，扬程：22.7m，转速：2950r/min，效率：72.3气蚀余量：5.0m，轴功率：22.3kW（轴功率超过设计值是因为泵扬程超了，这是允许的），性能均达到或超过设计指标。

泵性能测试结果与设计指标、国内同参数近似泵对比见下表1：

表1：性能对比表

泵型号

流量（m3/h）

扬程

（m）

转速（r/min）

效率

（%）

轴功率（kW）

电机（kW）

对比结果

XDS200-150-160设计指标

260

22

2950

72

21.64

30

XDS200-150-160实测指标

260

22.7

2950

72.3

22.3

30

高效、无过载、检修方便

国内同参数近似泵指标

260

22

2950

70

22.25

37

低效、动力机大、检修不便

依表1，得泵轴功率曲线具有极值（最大数值）22.5kW，说明泵具有无过载特性，只要在满足扬程条件下，泵出口阀门可以在任意开度使用，泵选配30kW电机作动力是完全安全的，而国内同参数近似泵因泵轴功率曲线是一直往上翘的，不具有极值，起配套动力为37kW电机，其各种附加配套设施都大一档了，XDS200-150-160型泵电机等各种配套附属设施都小一档，机组系统配套购买价格约为国内同参数近似泵系统配套价格的80%，XDS200-150-160型泵机组具有明显的节资性，泵运转平稳，振动很小，可以安全长周期运转使用，泵为双吸结构，气蚀余量为5米，泵吸程也高，可以满足丘陵地区使用需要。

4 节能效果计算

该泵效率高达72.3%，比GB/T13007《离心泵效率》要求高1%，比国内同参数类似泵高2.3%。

其节电效果计算如下：在泵效率72.3%时，泵轴功率：260x22/（3.6x102x0.723）=21.55kW，而国内同参数近似泵效率70%时，泵轴功率：260x22/（3.6x102x0.7）=22.25kW，轴功率相差0.7 kW/h，若按照一年连续运行使用来计算的话，单台套可以节约电：0.7x24x365=6132 kW/h /年，若以年产1000台套推广使用，就可以节电：6132x1000=6132000KW/h/年，工业用电按照0.7元计算的话，1000台套连续运行年节约电费达：6132000x0.7=4292400元（429.24万元），社会效益比较明显。

5 结束语

目前丘陵山区农田排灌、现代农业的发展与乡镇供水都急需一种高效节能、检修方便的新型排灌泵产品，我们设计研制的XDS200-150-160型单级双吸高效节能排灌泵也正是具备高效且检修方便的特点，该泵性能参数也在农机购机补贴范围之内，待纳入农机购置补贴范围后就更加有利于在全国丘陵地区推广应用，该泵产品还可以用于其他工业等行业及其节能改造。

参考文献

[1]关醒凡 现代泵技术手册[M].北京：宇航出版社，1995.

[2]沈阳水泵研究所，中国农业机械化科学研究院.叶片泵设计手册[M].北京：机械工业出版社，1983.

[3]离心泵设计基础编写组.离心泵设计基础[M].北京：机械工业出版社，1977.

[4]张元华.清水离心泵节能型填料密封[J].节能与环保，2009.10