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1.2 泵机组结构

泵机组属于卧式轴流泵,主要由叶轮部件、泵轴部件、水导轴承部件、泵体部件、密封部件、推力轴承部件、调节机构部件、齿轮箱和电机组成。泵机组结构如图1.3所示,图上各部件名称与重量如表1.4所示。

图1.3 泵机组结构图

1—叶轮部件;2—泵轴部件;3—水导轴承部件;4—泵体部件;5—密封部件;6—推力轴承部件;7—调节机构部件;8—齿轮箱;9—电机

表1.4 泵各部件名称与重量

1.2.1 叶轮部件

叶轮部件是进行能量转换的工作部件,主要包括转子体、叶片和短轴(图1.4)。

转子体内部安装有调节叶片角度的机构,调节机构属于机械式叶片全调节机构,与液压式调节机构不同,在转子体内的机构有螺栓、拐臂、下拉杆等零部件。转子体外围安装固定有4个叶片,叶片均匀分布,转子体右端通过均匀分布的12个20mm螺栓与短轴连接,左端通过螺栓与泵轴相连。

水泵采用不锈钢(OCr13Ni4CuMo)“S”形双向叶片,与普通铸钢叶片相比,具有抗空蚀性能好等特点,停机后水泵叶片的角度依据工况用调节机构进行调节(叶片角度是指轴流泵叶片外缘断面的弦与叶片圆周速度方向之间的夹角)。

图1.4 叶轮部件

短轴一端与转子体相连接,另一端穿插于水导轴承内部,短轴表面为堆焊的3Cr13硬质合金,由于短轴在水导轴承中转动,对其表面的光洁度要求较高,可减少摩擦,短轴表面的粗糙度要求小于0.8,相当于表面为镜面。

1.2.2 泵轴部件

泵轴部件主要由外部的泵轴和穿插于其中的拉杆组成(图1.5)。

图1.5 泵轴部件

泵轴与齿轮箱轴和电动机转子轴一起组成机组的轴,用以传递扭矩,将电机端输出的扭矩力传递给水泵的叶片,实现叶片绕轴转动。半调节式机械操作的水泵,机组泵轴是空心的,泵轴内装有调节叶片角度用的拉杆。泵轴上安装固定有调节机构、推力轴承、密封结构等部件,在密封部件段泵轴表面为堆焊的3Cr13硬质合金,表面粗糙度的要求较高。

拉杆(也称为小轴)位于泵轴内部,其相对外部的泵轴做旋转运动,作用是将调节机构蜗轮的扭矩传递到叶轮端,实现叶片角度的改变。

1.2.3 水导轴承部件

水导轴承部件主要由轴承体、轴承盖、轴承座、轴承压盖和轴承端盖等组成(图1.6)。

图1.6 水导轴承部件

水导轴承是水泵的关键部件,起着承受水泵转动部件径向力、稳定叶轮转动的作用。水导轴承为弹性金属塑料瓦轴承(聚四氟乙烯塑料瓦),其与轴颈的摩擦系数低,盘车省事、省力,而且不需研刮,减轻了劳动强度,缩短了检修工期,而且采用该结构型式可以直接利用水介质进行润滑与冷却,辅助系统设备少。由于轴承常年浸没在具有一定压力的水下,对采用清水润滑的水导轴承,不但要求具有较好的承载耐磨能力,而且为保证其润滑,还需要设置水密封及排漏水装置,以阻止流道内含有泥沙等杂质的水体进入轴承。

1.2.4 泵体部件

泵体部件主要由前锥管、叶轮外壳、导叶体、前导水锥、前导水圈、后导水锥和后导水圈等组成(图1.7)。

前锥管、叶轮外壳、导叶体均属于泵的外壳,为分瓣式结构,以便装拆和检修,外壁有若干条加强筋,防止泵体变形,它们相互连接,组合成泵的流道。前锥管位于上游侧,其内部安装有固定导叶,该处导叶在正向抽水时起到引流作用,在反向抽水时可以消除经转轮后水流的旋转运动,使水流的旋转动能转化为压力能。整个前锥管可以分为上、下两个部分,两个部分由螺栓配合螺母连接。叶轮外壳是转轮的工作室,内壁为球面,与转轮叶片有一定的间隙,能保证转轮旋转和叶片角度调节时不会与其相碰撞,叶轮外壳的上、下部分由螺栓配合螺母连接。导叶体内安装有导叶,在机组大修时,导叶体通常不进行拆卸。叶轮外壳、前锥管以及导叶体由48个直径为27mm、长度为110mm的螺栓配合螺母连接。压环位于前锥管的端部,作用是密封。

1.2.5 密封部件

密封部件主要由密封底座、填料盒、填料压盖、积水圈和盘根等组成(图1.8)。密封部件位于过轴孔处,保证泵轴在正常运转的同时,防止大量水进入电机井。

图1.7 泵体部件

填料盒由6个16mm的双头螺栓与密封底座相连接,主要作用是安放盘根。填料压盖由4个16mm的双头螺栓安装固定在填料盒上,分为上、下两瓣,安装前需要将两部分进行组装,主要作用是压紧盘根,保证密封性。盘根也称为密封填料,由聚四氟乙烯纤维编织而成,截面是正方形,其主要作用是密封。积水圈为圆弧形结构,由于密封部件不可能实现绝对密封,由积水圈将漏水集中起来一起排出。

1.2.6 推力轴承部件

推力轴承部件主要由两端轴承盖,上、下轴承体,调心滚子轴承和推力调心滚子轴承组成(图1.9)。

图1.8 密封部件

图1.9 推力轴承部件

调心滚子轴承具有双列滚子,外圈有1条共用球面滚道,内圈有2条滚道。并相对轴承轴线倾斜成一个角度,这种巧妙的构造使它具有自动调心性能。推力调心滚子轴承属于向心推力轴承,但径向载荷不得超过轴向载荷的55%,为保证能正常工作,一般需施加一定的轴向预载荷。圆螺母的直径为230mm,调心滚子轴承和推力调心滚子轴承在与泵轴组装后,两个圆螺母配合使用起到固定和限位作用。两端轴承盖,上、下轴承体组合起来成为推力轴承的外壳。

1.2.7 调节机构部件

叶片调节机构主要由两端联轴器、蜗轮箱、蜗轮、轴承垫、轴承盒、蜗杆和指针等结构组成(图1.10)。

图1.10 调节机构部件

联轴器甲与泵轴连接,采用过盈配合。这种配合结构简单,同轴性好,能承受较大的轴向力、扭矩及动载荷。联轴器乙与齿轮箱的法兰连接,联轴器甲和联轴器乙中间安装蜗轮箱,蜗轮箱上有通过蜗杆的两个孔。

蜗轮安装在一对圆锥滚子轴承上,采用油脂润滑方式,保证叶片调节灵活可靠。蜗轮通过内部的螺纹固定在泵的拉杆上,与蜗杆配合用来传递两交错轴之间的动力,能够获得较大的减速比。当蜗杆转动时,由于蜗杆两端的轴套固定,蜗杆只能在原位做旋转运动,因此蜗轮在蜗杆的带动下做旋转运动,从而带动拉杆传递力矩。这种蜗轮蜗杆配合机构具有自锁性,可实现反向自锁,即只能由蜗杆带动蜗轮,而不能由蜗轮带动蜗杆。

轴承盒与轴承垫通过6个16mm的双头螺栓组合安装在联轴器上,中间固定着蜗轮和蜗杆。指针是调节机构中指示叶片旋转角度的部件。

1.2.8 齿轮箱

齿轮箱是泵机组中的一个重要机械部件。齿轮箱传动比为3.889,电机所产生的高速力矩必须通过齿轮箱齿轮副来实现减速、增加力矩(图1.11)。

图1.11 齿轮箱

1.2.9 电机

电机是整个泵的动力源,通过电磁感应原理将电能转化成机械能。秦淮新河泵站采用Y500-6型630kW卧式异步电机,使用三相交流电源。 OKyu7D9MuVXdIQszPIknJCtGh89q1t2PI2Q0ACOpu/lgwbbEz7AGE+E/2C/vXj5R

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