带齿轮箱轴流泵设备结构特点及说明

带齿轮箱轴流泵设备结构特点及说明
潜水轴流泵（带行星齿轮）为潜水电机、行星齿轮减速箱及轴流泵段组成的一体式机组。

轴流泵段主要由导叶体（推力轴承室）、叶轮组件、叶轮外壳、吸水室等组成。

水泵将叶轮室与导叶体分成二个零件，有助于提高加工精度和便于拆卸、保养，导叶体内设置一道可承受较大轴向力的球面圆锥滚子轴承，该轴承置于体积较大油室内，可确保轴承得到充分的润滑，提高轴承的使用寿命，同时结构化繁为简、牢固实用。

采用行星齿轮减速箱可将电机的高转速通过减速装置传递到水泵段，整个行星齿轮箱内部零件全部浸于油室内，靠稀油进行冷却及润滑。

并采用天津同台试验的TJ04-ZL-07水利模型，保证水泵安全、可靠的在高效区运行。

1、泵段部分
1）叶轮部件
叶轮部件主要包括叶片和叶轮毂。

●叶片必须采用抗汽蚀性能及抗磨性能良好的不锈钢316材质。

叶片采用单片铸造，加工后过流表面光滑，无裂纹。

叶片与叶轮室的间隙均匀，间隙控制在叶轮直径的1/1000，球面直径精度为H10，粗糙度6.3×10－6m ，以止口外圆为基准，径向圆跳动不低于GB1184标准规定的8级，保证叶片转动灵活。

在叶片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，叶轮和轴采用内部锁定装置以防叶轮和轴在正转或反转时发生松动。

叶片要求做无损探伤检查。

●为了确保水泵性能，其过流部件的型式和表面光洁度保证符合规程规范要求。

水泵叶片和叶轮毂满足GB/T13008-2010《混流泵、轴流泵技术条件》。

●叶轮毂为整体铸造，材质采用ZG270-500，叶轮外壳内表面为球形，且叶片内缘与叶轮外壳球形间隙均匀。

●叶轮部件加工完成后，按ISO1940-73标准进行静平衡试验，精度不低于G6.3级。

残留不平衡重量△(kgf)产生的离心力不大于叶轮重量的0.2%，并满足以下公式的计算值。

厂家应向买方提交静平衡试验报告。

除非买方书面声明放弃，试验由买方代表(或设备制造监理工程师)见证。

21578.3P N G D ≤∆
其中：G――静平衡试验重量(kgf)
Np――飞逸转速(r/min)
D1――叶轮直径(mm)
2）轴
潜水泵水泵与电机采用2根轴通过行星齿轮减速箱联接。

轴材质采用不锈钢（2Cr13）。

3）导叶体
导叶体采用铸钢件，其材质采用ZG270-500。

所采用的导叶体经过运行或试验证明其水力性能优良。

导叶体能承受任何工况下水导轴承传来的荷载。

导叶体有足够的刚度，能抑制水泵运行中的振动。

导叶体过流表面的粗糙度为 12.5×10－6m，导叶体法兰止口与轴承内孔轴线的同轴度不低于GB1184标准中的8级，导叶体入口节距偏差不大于±3%(与名义尺寸之比)，导叶体入口内外圆直径偏差不大于±2%(与名义尺寸之比)。

4）轴承
泵轴承的使用寿命不低于80000小时，设计的轴承必须能够承受所有轴向和径向负荷，并有防止水泵机组抬机的措施，并完全与泵送的水流分开。

所有轴承应选用进口SKF、NSK、FAG轴承同类同级产品。

5）叶轮外壳
叶轮外壳采用铸造方式，分半结构，其材质采用ZG270-500。

铸件不允许有影响机械性能的裂纹、气孔、缩孔、疏松、渣眼等缺陷，并进行退火处理。

在叶轮周围的叶轮外壳内表面加工成球面，加工后的壁厚不小于0.01D。

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6）密封
（1）结构件结合面密封
结构件结合面一般为金属与金属表面配合接触密封，对于有水密封要求的接触面作精密加工并设置丁腈橡胶的O型密封圈，依靠金属加工面之间的压缩，而不需要施加特殊的扭力，使O型环受压变形并与密封槽四边接触到密封的装配。

（2）电缆进线密封
电缆进线密封设计避免有特殊要求的扭矩要求，保证在水下有效的密封，且更换方便。

电缆进线盒的动力电缆接线板将进线盒与电机内腔分开，避免外部物质进入
电机，减少危险并方便维修。

（3）轴密封
泵轴配备3道独立的机械密封系统。

机械密封的设计寿命大于25000小时。

7）电缆固定
电缆在出水井筒中的固定应设计成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）防抬机装置
潜水轴流泵机组的安装系统设置有防抬机装置，防抬装置兼具防转作用。

9）安装系统
潜水轴流泵安装系统的设计应结构简单，合理可靠，便于土建施工预埋，并能与土建结构相适应。

泵体穿过泵房结构或与基础联接处，为考虑密封或止水，我司并提供密封、止水必须的密封件。

10）混凝土井筒
潜水轴流泵安装于混凝土井筒内，井筒应装设用于安装的导向和支撑部件、电缆固定装置、井筒盖、排气阀、防泵组反转装置和防抬机装置。

泵座及预埋件的设计安全可靠，方便土建施工预埋，并能与土建结构相适应。

11）防腐处理
所有暴露在大气中的未加工表面均喷砂到发亮,后刷两层不含铅的防锈底漆,漆膜干后的厚度不低于50µm 。

最后一道防锈漆涂料完全干后漆膜厚度不低于为75µm 。

受制冷凝作用的表面应涂上合适的防结露的油漆。

所有与水接触的非加工金属表面用喷砂清理到发亮,达Sa22
1级表面的要求（流道内的焊缝磨成光滑），并涂两层环氧富锌涂料。

2、 行星齿轮减速箱部分
1）型式和工作条件
基本型式：齿轮减速箱为一级传动的行星齿轮减速箱，立式安装。

设计验收标准按/不低于JB/T6502-2015。

运行条件：
a. 齿轮减速箱安装在机组外壳内，输入、输出轴在同一轴线上。

b. 齿轮减速箱的输入功率为电动机的额定功率，转速为电动机额定转速。

c. 齿轮箱利用输送的水体进行冷却，无须专门的冷却装置。

d. 中等冲击载荷连续运转，最大力矩为1.8倍电动机额定力矩，并能承受电机启动时2.5倍的短时超载。

2）性能保证
a.制造精度要求
齿轮减速箱的齿轮精度不得低于GB10095(相当于ISO标准)的6级。

齿式联轴器外齿及内齿的精度不低于GB10095(相当于ISO标准)的6级。

b.齿面硬度
齿轮减速箱的太阳齿齿面硬度不低于55HRC。

齿式联轴器的齿面硬度不低于500HV。

c.效率
齿轮减速箱采用一级传动，传动效率不低于98%。

d.倒转能力
行星齿轮箱和联轴器应具有反转能力，其反转转速为水泵飞逸转速。

e.运行稳定性及噪音
齿轮减速箱正常工作状态下，应保证整个泵组能安全稳定运行，箱体、输入和输出轴不产生异常热振动。

当泵组正常运行时，齿轮减速箱的噪音值不得超过85dB(A声级)。

测定方法应符合GB6406《齿轮装置噪声声功率级测量方法》的要求。

f.可靠性及寿命
当齿轮减速箱投入运行后，应是安全可靠的，并满足下列指标：
1. 齿轮减速箱在带负荷正常运行时，油温升不超过30℃。

2. 齿轮减速箱工作寿命不短于50000小时。

3）主要技术要求
a.我司提供的齿轮箱，在正常运行工况范围内应能安全、稳定、可靠运行，不应出现振动、温升、磨损、腐蚀、老化等质量问题。

b. 齿轮材料采用17CrNiMo6低碳合金钢制造，经渗碳、淬火、磨齿和齿面修形加工其齿面硬度和精度达到设计要求。

经加工后，齿轮须有足够的齿面抗蚀
强度和齿根抗弯强度。

齿形设计均能满足各种工况下安全稳定运行。

c. 轴采用合金钢锻件，材质不低于16MnCr5，锻件质量应符合有关标准的规定，其机械性能和化学成分应不低于GB3077《合金结构钢》标准的要求。

材料须有化学分析和机械性能试验的资料，并符合有关标准。

轴并作调质处理。

d.轴承采用滚动轴承。

轴承承受径向力，同时承受齿轮箱转动部分的轴向力。

轴承使用寿命不低于50000h。

e. 齿轮的齿部进行无损探伤，不应有裂纹、夹渣、白点等缺陷。

f.齿轮减速箱的各部零件的加工尺寸公差、位置公差和表面粗糙度应符合ISO1308(E)的有关规定。

g. 轴与齿轮的配合应不低于GB1801的规定。

安装轴承的各部位的公差、加工精度均符合有关标准的规定。

轴承圆柱度不低于GB1184中的7级。

键、销的尺寸和型式应不低于GB1095的标准。

h. 齿轮减速箱应采用可靠而有效的润滑、冷却方式，密封良好，不允许发生渗油和漏水现象。

卖方应提出合适的循环油量、油温和油压的技术要求。

齿轮减速箱中轴承的润滑油品与齿轮的润滑油品相同。

3、潜水电机部分
1）基本要求
潜水电机：高压异步潜水电动机，性能参数如下：
电机额定功率 630kW
额定电压等级 10kV
额定频率 50Hz
额定转速厂家按照实际匹配（≥6极）
工作制连续工作制S1
相数 3相（中性点引出）
功率因数≥0.80(额定功率点)
效率≥93%(额定功率点)
2）潜水电机型式与结构
a.潜水电机立式安装，轴材料为2Cr13。

b.潜水电机为全淹没式，防护等级为IP68。

c.潜水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，在40℃泵送介质温度中最大温升不超过80K。

e.接到电机上的动力和控制电缆适合于水下使用环境，并采用柔性的电缆、
电机电缆为聚乙丙烯橡胶绝缘，每根动力电缆芯为镀锌铜线，尼龙屏蔽、氯丁橡胶的电缆外套。

这些电缆每根按15m配套。

3）性能
a.电机按湿热型设计，具有防潮、防霉、防盐雾功能，在长期停机后仍能保
持优良的耐潮、耐压及起动性能。

允许冷启动两次，热启动一次，再启动时需间隔冷却时间。

b. 电机在额定频率下，电压变化范围为90%～110%时能连续运行；电机在
负序和零序电压与正序电压差不超过2%的三相不平衡条件下以正常运行。

c.绝缘电压：定子绕组能承受交流50Hz正弦波、历时1min的绝缘介电试验；
对10kV电机能承受2倍额定电压、历时1min的泄漏电流试验。

d.在停机过程中允许反向旋转，在最大反向飞逸转速下，安全运行2min且
不产生有害变形。

e.潜水轴(混)流泵保证在长时间停机后能顺利启动，并对此有相应措施，确
保电机的定子绕组对机壳的绝缘电阻静态下在100兆欧以上。

f.根据IEC-9的规定，在额定电压下空载运行时，在电机层离地面和电动机
外壳边缘各1.0mm测量时，电动机噪声的限制值不大于总声压级80dB(A)。

g.潜水电机功率因数不小于0.8，电机效率不小于93%，在额定电压下，其
堵转电流不超过额定电流的6倍，堵转转矩/额定转矩不小于0.8，最大转矩/额定转矩不小于1.8。

h.电机无故障累计运行时间不小于8000小时；大修间隔年限6年；退役前
使用年限30年。

i.轴承使用寿命应大于80000小时或5年以上。

j.绝缘及温升
①.绝缘
定子绕组绝缘采用IEC85规定的F级，B级考核，电机的防护等级为IP68，在40℃泵送介质中最大温升不超过80K。

②.温升
电动机在长期连续的额定负载下，定子绕组的最高允许温升符合有关规定。

轴承最高允许温度不大于90℃。

4）结构、制作
a.结构
①定子机座采用钢板焊接成一个坚固的不分瓣整体；
②转子为铜条转子结构；
③轴承具有足够的承重能力，以支撑电机和水泵转动部分(包括水泵最大水推力
在内)的荷载，径向轴承采用脂润滑方式，推力轴承采用机械油润滑方式。

④电机的冷却型式为水外冷却、内部空气循环形式，需在电机内部增加离心风
扇以增大风量，使电机内部空气能充分循环。

b.结构技术要求
①总装
●在安装和检修期间能够装卸所有零部件。

●电机总装后按JB/T10377-2015《轴流潜水电泵》进行出厂试验，提交出厂空
载、堵转、绝缘介电强度、直流泄漏耐压、气密等试验数据的试验报告，并提供合格证。

②转子
●转子加工后校静平衡。

●转子组装后，外圆半径的最大值和最小值分别与其平均半径之差不大于设计
空气间隙的±5%；定子和转子间的气隙，其最大值和最小值与其平均值之差均不超过平均值的10%。

③线圈
●绕组及电气接头符合F级绝缘规范，采用VPI真空压力浸漆两次，第一次浸
漆干燥后，再做第二次浸漆。

附生产厂家VPI真空浸漆设备图片。

●定子绕组在实测状态下，直流电阻在最大与最小两相间的差值，在校正由于
引线长度不同引起误差后不超过2%。

●槽部和端部整机耐压试验时，在1.1倍额定电压时不起晕。

④电机壳体零件防护等级为IP68，经0.2MPa静气压试验无渗漏现象出现。

⑤电机机座与水泵配合部位应配置不锈钢导流罩。

⑥电缆出线：电缆出线需布置合理，进行有效密封。

c.水泵机组安全监测
①推力轴承油室湿度
在推力轴承油室内，设置两只湿度传感器(一用一备)。

②推力轴承温度监测
设置两只温度传感器PT100(一用一备)监测推力轴承温度。

③绕组温度
在电机定子绕组A、B、C三相分别嵌设两只温度传感器PT100(一用一备) 。

④电机腔湿度
在电机腔内设置两只电极(一用一备)，测定电机腔内湿度情况。

⑤上轴承温度
在上轴承处设置有2只PT100（一用一备），监测上轴承温度情况。

⑥下轴承温度
在下轴承处设置有2只PT100（一用一备），监测上轴承温度情况。

⑦接线盒渗漏
在电机接线盒内设置两只电极(一只报警，一只停机)。

⑧潜水泵电机专用综合监测控制器
每台水泵电机需配1套潜水泵电机专用综合监测控制器。

4、振动监测装置
1）泵组振动监测点要求
水泵电机上机架及机组井筒X、Y、Z方向各测一个点,共计6个振动监测点。

2）泵组多功能状态监测保护装置技术要求
a. 振动速度传感器的要求
灵敏度：100mV/g（±5%）
频响范围：0.4-14000HZ
加速度范围：50 g peak
温度响应：–50°C ～80°C
水下压力：650 psi
测量方法：可以同时测量X、Y和Z轴向
供电电压：18～30 VDC
传感器引出线应接到泵组的在线接线盒。

所有监测水泵振动的传感器、电缆（包括延长电缆）由卖方提供。

并负责电缆的敷设、与控制柜接线等工作。

b. 多功能状态监测保护装置的技术要求
主要功能：适宜长期在线监测；测量精度：±0.5级；抗干扰能力强、性能稳定；采用模块组合型；具有高度智能化；参数设置密码保护，实现全面板操作；最大值自动记忆和查询；具有振幅和振动烈度任意切换等功能。

多功能状态监测保护装置生产厂家在山东省境内必须要有多个类型泵站运行的水利业绩，必须具有此设备的计量器具制造许可证。

应选用国内优质品牌（江阴全盛、江阴拓普、江苏迪讯）。