潜水轴流泵机组技术说明

部分：水泵技术规范

一、工程概况

1、工程名称

本技术说明主要适用于改造城北雨水泵站工程潜水轴流水泵机组及附属设备，本技术说明是对一台完整的潜水电泵及附属设备的设计、制造、试运行等方面进行的技术描述，同样也适合其它相同型号的设备。

2、水泵技术参数

二、投标主要设备清单及供货范围

1、投标主要设备清单

（1）潜水轴流电泵机组台数：5台套(详见供货范围表)。

（2）承担潜水电泵的设计、制造、试验、出厂验收，包装、运输、交货，参加调试、试运行、配合验收、培训等任务。

（3）供货范围表

供货范围表

2、供货范围说明

所提供的潜水轴流泵全部是的完整的整机设备。

（1）潜水电泵：包括潜水电泵本体及其附属设备附件和其它必要的配件，泵部分包括叶轮部件、叶轮外壳、主轴、导叶体等。

（2）潜水电机：包括潜水电机本体及其附属设备附件和其它必要的配件。

（3）井筒安装系统：包括井筒、三通、穿墙管、紧固件等。

（4）一控一自耦降压启动柜、接线端子箱

（5）综合保护系统用于潜水泵系统性能检测、断电保护及除湿加热等。 

具备以下功能：

电泵浸水报警控制；

电泵电机绕组过热报警控制；

电泵电机绝缘、防潮报警控制；

电机腔内浸水报警控制；

轴承过热报警控制；

泵过载报警控制；

接线盒腔内浸水报警控制；

电源指示、水泵工作指示、故障开关量输出等功能。

包括以上各种变送器、电器控制元件、保护元件，以及各元件与设备的连接电缆。

（6）备品备件（水泵密封圈）。

三、技术规范及技术要求

1、总   则

本节规范采用的主要标准如下：

混流泵、轴流泵JB/T10179-2000

潜水轴流泵 CJ/T3060-1996

井用潜水异步电动机GB/T2818-2002

混流泵开式叶片、轴流泵叶片验收技术条件 JB/T5413-91

离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵试验方法 GB/T3216-91

水泵流量的测定方法 GB/T3214-91

中小型水轮机产品质量分等 JB/T56192-94

泵的振动测量与评价方法 GB10889-89

泵的噪音测量与评价方法 GB10889-89

泵站技术规范——安装分册 SD204-86

水力发电机组出厂一般规定 DL/T11805-1999

机电产品包装通用技术条件 GB2759-80

旋转电机基本技术要求 GB/T755-87

水轮机通流部件技术条件 JB3160-91

反击式水轮机空蚀评定 GB/T15469-1995

水轮机基本技术条件 GB/T15468-1995

灰铸铁件GB9439-88

一般工程用铸造碳钢件GB11352-89

碳素结构钢GB700-88

优质碳素结构钢钢号一般技术条件GB699-88

低合金结构钢GB1591-88

合金结构钢技术条件GB3077-88

铸造轴承合金GB1174-74

铸造铜合金技术条件GB1176-87

碳素结构钢和低合金结构钢热轧原钢板及钢带GB3274-88

压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板GB6634-88

齿轮材料及热处理质量检验的一般规定GB8539-88

电气绝缘材料 GB29005-83

电工用铜及其合金扁线GB5584.4~4-85

电工用热轧硅钢薄钢板GB5212-85

晶粒取向硅钢薄带GB11255-89             

旋转电机基本技术要求GB755-87

并联电容器装置设计规范GB50227-95

2、潜水轴流泵技术要求

2.1性能要求和***值

A、潜水轴流泵机组采用潜水式工作，机电一体化设计，泵与电机同轴，潜水电泵的潜水电机置于泵的上方，潜水电机为干式结构立式安装，叶片采用半调节固定式结构，水泵机组在额定转速、设计扬程工况时，其流量满足设计流量要求，在平均扬程下，水泵在高效区工作，在扬程和***扬程时能安全稳定运行，性能曲线见附图。

B、潜水轴流泵机组在设计中采用我公司***的潜水电泵设计软件（CFD）计算机三维流体流场动力学数字技术进行水力模型设计，设计的水力模型效***，潜水轴流泵机组具有稳定的流量/扬程特性，水泵在设计扬程工况时具有较好的水泵运转性能曲线，每台水泵零件之间具有互换性，原型泵和模型泵之间，严格遵守水力性能相似。电机的配套功率具有足够的备用系数，当泵在其特性曲线上任何一点上运行时，电机都不会超载。

C、潜水轴流泵组在无人看管的情况下，可以***累计无故障运行大于15000小时，机组的设计使用寿命大于25年，大修间隔大于10年，电泵在淹没水下不开机间隔时间可达6个月以上（没有外加条件），泵组能安全起动运行。

D、水泵临界汽蚀余量（NPSH）不大于GB/TB13006《离心泵、混流泵和轴流泵汽蚀余量》标准。确保在***装置扬程、***内河水位运行时不发生汽蚀。潜水轴流泵在设计时采用降低叶轮内液体的相对流速，采用新的抗汽蚀耐腐耐磨材料等方面来***水泵的汽蚀损坏***期为累计运行8000小时以上。水泵叶轮在汽蚀***期内总失重量不超过0.75D²kg（D为叶轮直径以米计），叶轮室及导叶的汽蚀总失重量在***期内不超过叶轮总失重量***值的1.5倍。汽蚀损坏失重的测定和计算按照IEC609-1978或JB/DQ1428标准中有关规定进行，如果在***期内，损坏失重超过上述要求，我公司***免费用更耐汽蚀的材料负责修补，修补包括补焊、打磨直至更换被汽蚀损坏的部件。

E、为了***潜水轴流泵能在长时间停机后仍能顺利启动安全运行，为此在结构上设有防凝露装置（专利号ZL 97 2 36260.6）和机械密封防砂装置，确保电机的定子绕组对机壳的绝缘电阻静态***在100MΩ以上，轴承具备***自润滑功能并与介质完全隔离。

F、运行稳定性：潜水轴流泵在安装完毕后，运转平稳，无停滞、振动及噪音等现象，在运行范围内的任何工况潜水轴流泵机组，均能稳定运行，无有害振动和噪音及其它有害水力现象存在。潜水泵机组允许反转，其反转转速为额定转速，在持续时间10min的情况下，各部件不会出现损坏，为***机组的安全，潜水轴流泵在轴承的结构设计、轴承的强度设计、叶轮强度计算时，均按可能出现的反转转速进行设计。

G、潜水轴流泵安装在出水井筒中，井筒底部设有安装所需的预埋部件，泵组依靠自身重量紧密而平衡地安装在井筒底座上，无需任何紧固件紧固，在井筒结构上设有防止水泵机组反转和上抬现象的装置，使水泵机组安装更方便、快捷、可靠。

2.2潜水轴流泵结构要求

（1）结构件

为了***机组的正常运行，在材料选择上采用具有防腐性能的材料，泵组的主要结构件如泵壳、泵盖、导叶体等为耐腐蚀铸铁HT250制作。导叶体叶片分布均匀，表面光滑，所有外露的螺栓、螺母及垫圈为1Cr18Ni9Ti不锈钢制作。

（2）叶轮部件

叶轮叶片采用优质耐磨铸铁材质，叶轮叶片采用精密铸造，留有适量的加工余量，在五轴联动数控机床上进行精加工，其工作面及背面表面粗糙度不高于6.3级。在轴和叶轮之间采用单键栓固定在轴的端部，并采用保护帽进行密封，叶轮和轴在结构设计上采用内部锁定装置以防止叶轮和轴在正转或反转时发生松动，确保水泵机组能正常、可靠运行，叶轮在输送介质时不会发生堵塞现象，并能顺利通过不超过100mm直径的固体物质。

为确保水泵性能，其过流部件的形式和表面光洁度符合规程规范要求，水泵叶轮和轮毂满足GB/T10969-1996《水轮机通流部件技术条件》要求。

叶轮动平衡采用上海申光平衡试验机进行平衡试验，使动平衡精度达到G6.3级，从而确保水泵运行平稳，无振动、运行噪音小于75分贝。                                  

（3）轴                                           五轴联动数控机床上进行叶轮精加工

潜水轴流泵采用机电一体化设计，水泵与电机为一根共同轴，结构紧凑，使用方便，泵轴采用2Cr13不锈钢制作，泵轴与泵送的水流在构造上完全分开，泵轴在加工后进行无损探伤检测。

（4）轴承

为了确保潜水轴流泵轴承的使用寿命不低于100000小时，设计上采用优质进口轴承，在结构上进行优化设计，使推力轴承在油室中运行，增加轴承的温度保护功能，改善轴承的润滑条件，轴承能够承受所有轴向和径向负荷，并在结构上设有防止水泵机组抬机的措施，泵轴承完全与泵送的水流分开。

（5）润滑油

潜水轴流泵机组油室润滑油采用标准润滑油进行润滑，对环境无任何有害影响。

（6）泵耐磨环

为了***潜水轴流泵机组始终处于高效的工作状态，在泵壳和叶轮之间可根据需要安装耐磨环，耐磨环固定在泵壳上，使泵壳和叶轮之间能有效地密封，***泵高效地运行，在正常的运行条件下或泵逆向旋转时都不会松动，并能方便地拆卸更换。

（7）密封

A、结构件结合密封

结构件静密封采用丁晴橡胶或氟橡胶的O型密封圈，所有O型密封圈表面光滑无瑕疵，***。

B、轴密封

为确保潜水轴流泵正常可靠运行，结构上采用双油室结构，在泵轴配备串联式三层独立的机械密封，采用优质碳化钨机械密封，机械密封设计寿命大于15000小时，机械密封装置在油室内运行，密封接触面在常速条件下通过液压作用来润滑。在泵和油室之间下部密封装置有一只静止环和一只正向旋转的碳化钨环。在油室和电机壳之间的上部密封装置配备一只静止环和一只正向旋转的碳化钨环，机械密封的内界面通过自身和弹簧系统保持紧密接触，密封装置自动补偿磨损间隙，同时便于检查和更换。每台泵的轴封系统配备一只油室，油室内具有一定空间以容纳由于温度变化引起的油的膨胀，排放孔和检查孔有防漏密封装置，并从外面容易疏通。

C、电缆进线密封

电缆进线密封设有防扭矩装置，采用***的电缆的密封形式，可***在水下具有***密封并容易更换电缆。

为了防止由于接线盒的密封失效而使介质进入电机的隐患，潜水轴流泵具有独立的接线室，在结构上采取用电缆进线盒的动力电缆接线板将进线盒与电机完全分隔开，外部物质不能进入电机，同时能对机组设备进行方便地维修。

（8）电缆固定

在出水井筒中设有固定电缆的密封装置，能防止电缆在泵送水流中晃动而使电缆保护层破损，并能方便潜水轴流泵的拆卸。电缆在井筒中的出线处设置密封以防漏水。

（9）安装系统

潜水轴流泵安装系统为井筒式，结构简单，合理可靠，便于土建施工，并能与土建结构相适应。 

（10）防腐处理

为防止潜水轴流泵受介质浸蚀，凡与水接触面均作防盐渍、防腐喷涂处理，表面采用喷丸二次抛光，然后涂覆耐腐蚀环氧树指漆5~7层的处理方式，流道表面光滑平整，可***涂层使用有效期大于5年。

四、潜水轴流泵附属设备

每台潜水轴流泵均引出控制保护信号线，采用专用的一控一自耦降压启动控制柜进行控制，对泵具有短路、缺相、过载、欠压、过压、接地、电机绕组超温报警控制，轴承超温报警控制，电机内腔漏水报警控制，电泵电机绝缘、防潮报警等控制保护功能，可确保机组可靠运行。

潜水轴流泵机组保护装置主要通过NS—4型潜水泵综合保护系统及相关元器件进行。综合保护系统用于潜水泵系统检测、断电保护及除湿加热等，具备以下功能：

1、电机定子绕组超温报警控制：

当潜水泵电机出现故障时（过载、断相、缺相）绕组温度骤增，当温度超过135℃时，面板绕组指示灯不断闪烁，以示电机过热故障，保护装置自动停机。

2、推力轴承超温报警控制：

当潜水泵轴承出现故障时温度骤增，当温度超过105℃，本装置故障输出，面板轴承过热指示灯闪光报警，保护装置自动停机。

3、推力轴承油室湿度报警控制：

当潜水泵油室出现漏水故障时，危及电泵正常运行，本保护装置故障输出，面板上油室浸水指示灯闪光报警，保护装置自动停机。

4、电机内腔、电机接线盒漏水报警控制：

当潜水泵电机内腔、电机接线盒出现漏水故障时，危及电泵正常运行，本保护装置故障输出，面板上各漏水指示灯闪光报警，保护装置自动停机。

5、电泵电机绝缘，防潮报警控制：

潜水泵电机在实际运行中，有可能在停车时，渐渐吸潮，吸湿现象将反映在电机绝缘电阻的缓慢下降，进而造成电机的损害。为保护潜水电泵电机的绝缘性，提高耐用性，本保护装置通过检测电泵信号线，当湿度达到***，即露点时，通过端子检测到停机信号，延时一段时间，本装置除湿加热常开接点接通，驱动除湿加热装置。直至湿度达到70%自动停止加热。若电机一起动，本控制系统立即停止工作。

五、潜水轴流泵的测试

1、潜水轴流泵泵组在出厂前进行测试，***电泵装置能在规定的工作点和技术性能表中给定的工作范围内安全高效运行。

2、潜水轴流泵装置的测试按相关规范与标准进行。

3、水泵泵壳和其压力件的静水压试验压力为工作压力的1.5倍，但不低于0.2Mpa，历时10分钟无任何渗漏，电泵组装后进行整体压力测试，试验压力为0.2Mpa，历时10分钟而无任何泄漏。

4、潜水轴流泵作型式测试，型式测试包括泵的运转测试、性能测试、电机的绝缘测试、整机密封测试、机械密封测试、轴承温升测试、电机温升测试以及油室密封测试等。

5、水泵的试验标准符合《潜水电泵试验方法》GB/T12785-91、《潜水轴流泵》CJ/T3060-1996及其它相关标准的规定。

***部分：电动机技术规范

一、电动机额定值

电动机基本技术数据及性能指标如下：

二、结构说明

1、本电动机的冷却方法分内外二路。内风路的设计，即转子自带电扇，在定子铁心轭部有轴向风道，能使电机转子上产生的热量及定子绕组端部生产的热量借助内风路的传递，与定子铁心内（包括定子绕组的直线部分及铁心）产生的热量共同借助于机座壁与外面过水流道里的水进行热交换，从而冷却电机。

2、定子机壳进行退火处理以消除焊接应力，防止机壳变形。机壳经0.2Mpa静气压试验不得有渗漏现象出现，防护等级为IP68。本电动机按湿热型设计，具有防潮、防霉、防盐雾的性能，在长期停机后仍能保持优良的耐潮、耐压及起动性能。

3、电机铁心

（1）电动机定子冲片采用武钢50W310的低损耗、高导磁、无取向、平整度好的冷轧硅钢板，控制电机的低磁密，采用一落二高速冲槽工艺，确保槽形整齐度，定子铁心为内压装，冲片在机壳中叠压，铁心两端通过齿压板、压圈压紧并固定，***铁心叠压质量，叠压系数在控制在0.95以上，以提高电机的效率、功率因数，达到节能的目的。叠压后槽内喷低阻防晕漆。

（2）转子铁心材料与定子铁心材料相同。转子绕组采用铜排结构，即转子笼条与端环焊接结构，同时采用特殊的槽形，使电机具有起动力矩大、起动时间短的优点，在恶劣的环境下使用仍有良好的电气性能和高可靠性。主轴采用2Cr13不锈钢制成，以防腐蚀，在加工后还需作超声波探伤。

4、电机绕组

定子绕组采用少胶绝缘结构，将少胶粉云母带连续绕包的线圈嵌入定子铁心，经“VPI”真空压力浸漆后，烘焙固化，使线圈与定子铁心形成一个整体，此绝缘处理工艺通过抽真空排除线圈绝缘层内、铁心与线圈之间、铁心与机壳之间的空气，然后用压力将浸渍漆压入到绝缘层内与铁心与线圈之间空隙内，使它们成一个密实的整体，该绝缘体系综合性能优异，无气隙，端部固定牢靠，因而电机的介损小、介电强度高、机械强度高、耐热性好、导热性能提高，运行可靠性高，寿命长，***电机定子绕组在浸水72小时后绝缘电阻的下降值不会超过相应标准的规定值。

三、技术要求

1、潜水电机是全淹没式，采用干式结构形式，防护等级为IP68，电机定子和绕组均采用F级绝缘，电机绝缘采用真空浸漆VPI工艺技术，为了***电机温升不大于规定要求，在电机结构上设有内外部冷却通风结构，内部通风结构确保电机的温度迅速的通过介质冷却、外部冷却主要通过井筒中流动的介质水将电机表面的温度由介质带走从而达到降温的目的，***电机间断式连续运行而电机温升不超过80℃。

2、潜水电机为三相鼠笼式潜水电动机，电机能在没有任何外部冷却系统下，在40℃泵送介质温度中连续运转，***每小时能启动12次以上，而不会对机组引起任何有害影响。电机在设计的运行工况范围内能稳定运行，无有害振动和噪音，及其它有害的水力存在。

3、为了***潜水轴流泵在长时间停机后，能顺利启动，为此在结构上设有电机防凝露装置（专利号ZL 97 2 36260.6），确保电机绝缘***在200MΩ以上，主要原理是：潜水泵电机在实际运行中，有可能在停车时，渐渐吸潮，吸湿现象将反映在电机绝缘电阻的缓慢下降，进而造成电机的损害。为保护潜水电泵电机的绝缘稳定性，提高耐用性，本保护装置通过检测电泵信号线电阻值的变化，当湿度达到***，即露点时，通过端子检测到停机信号，延时一段时间，本装置除湿加热常开接点接通，驱动除湿加热装置，直至湿度达到70%自动停止加热。若电机一起动，本控制系统立即停止工作，潜水轴流泵首道机械密封设有防砂装置、轴承具备***自润滑功能并与介质完全隔离。

4、在额定频率下，潜水电机运行电压在其额定值的95%~105%之间变化时，能维持其额定输出功率。

5、潜水轴流泵潜水电机采用***的水密电缆密封形式，能方便的进行更换，并具有***密封，电泵的引出电缆为适合长期水下使用的防水、防腐电缆，电缆输出端注有相位标记，并具有可靠的接地标示，可以***在设备的使用期内不会磨损，电缆长度为10米。

6、电缆进线密封

电缆进线密封有防扭矩装置，采用***的水密电缆的密封形式，可***在水下具有***密封并容易更换电缆。

为了防止由于接线盒的密封失效而使介质进入电机的隐患，潜水轴流泵具有独立的接线室，在结构上采取用电缆进线盒的动力电缆接线板将进线盒与电机完全分隔开，外部物质不能进入电机，同时能为机组设备进行方便地维修。

7、电缆固定

电缆在出水井筒中有固定电缆的装置，能防止电缆在泵送水流中晃动而使电缆保护层破损，并能方便潜水轴流泵的拆卸。电缆在井筒中的出线处设置密封以防漏水。

8、防腐处理

潜水电机与水接触面均作防盐渍、防腐喷涂处理，表面采用喷丸二次抛光，然后涂覆耐腐蚀环氧树指漆5~7层的处理方式，流道表面光滑平整，可***涂层使用有效期大于5年。

9、潜水电机有可靠的接地装置，引出电缆的接地线有明显的接地标志，并***该标志在使用期间不得磨灭。

10、在规定的条件下，潜水电机***无故障运行时间大于15000小时。

11、为了确保潜水轴流泵轴承的使用寿命不低于100000小时，在设计上采用优质进口轴承，结构上进行优化设计，使推力轴承在油室中运行，增加轴承的温度保护功能，改善轴承的润滑条件，轴承能够承受所有轴向和径向负荷，并在结构上设有防止水泵机组抬机的措施，泵轴承完全与泵送的水流分开。

四、潜水电机的保护措施

1、电机定子温度监测

在定子绕组嵌设温度传感器，作为超温预警和停机的检测元件。

2、电机内腔泄漏装置

在电机内腔设置优质渗漏传感器，测定机组漏油及渗水，以防止介质进入电机内腔。另外，在电机内腔内设置优质湿度传感器，以便监测电机的结露情况。

3、在电机接线盒内设置渗漏传感器，测定接线盒内密封，防止介质进入电机。

4、推力轴承温度监测

在推力轴承座设置优质温度传感器，用以监测轴承温度。

5、推力轴承油室湿度

在推力轴承油室内，设置优质渗漏传感器，测定油室密封，防止机械密封失效。

6、电泵电机绝缘，防潮报警

潜水泵电机在实际运行中，有可能在停车时，渐渐吸潮，吸湿现象将反映在电机绝缘电阻的缓慢下降，进而造成电机的损害。为保护潜水电泵电机的绝缘性，提高耐用性，本保护装置通过检测电泵信号线，当湿度达到***，即露点时，通过端子检测到停机信号，延时一段时间，本装置除湿加热常开接点接通，驱动除湿加热装置。直至湿度达到70%自动停止加热。若电机一起动，本控制系统立即停止工作。

定子及轴承测温元件采用三线制，所有传感器元件连结线采用屏蔽电缆引至启动控制柜，每根都作出标志，以便识别和引出。所有输出信号采取防干扰的所屏蔽措施。

电机符合《旋转电机基本技术要求》GB755-2000、《轴流潜水电泵技术要求》QJ/HFQ2-06-98、《外壳防护等级分类》GB4208-84中的规定。

五、出厂试验

按合同要求，对材料、制造工艺、设备装配等进行质量检验，并提供质量检测报告及合格证书。

电机试验，不少于下述的试验项目。

1、一般检查包括：外壳和安装尺寸，电缆进线和出线盒、润滑、转子的自由转动。

2、电动机绕组的电阻测定。

3、电动机绝缘测试。

4、电动机轴承温升试验。

5、整机密封的测试。

6、机械密封的测试

7、油室密封的测试。

8、电动机的短时过转矩试验。

9、突然短路电流试验。

10、耐电压试验。

11、绕组电抗和时间常数的测定。

12、堵转电流和堵转转矩的测定。

13、效率的测定

 重要零部件材质表