摘要：潜水泵已越来越受到人们的重视,使用的范围也越来越广,由原来的单纯地用来输送清水到现在的可以输送各种生活污水、工业废水、建筑工地排水、液状饲料等等。在市政工程、工业、医院、建筑、饭店、水利建设等各行各业中起着十分重要的作用。机械设计优化的目的在于考虑节省材料、简化工艺流程的基础上实现产品的形态结构以及功能创新。本文分析了排水用潜水泵的选型，进一步阐述了机械设计优化的主要方法。
关键词：潜水泵；选型；机械设计
由于大中型潜水泵在我国的应用历史不长，还没有形成一套成熟的管理经验，对机组可能出现的问题了解不多，准备不足，机组一旦出现故障，管理人员常常会感觉很“意外“。因此，在使用中注意检查维护保养，可以有效延长泵的使用寿命，提高泵的使用效率。
1潜水泵的工作原理及性能特点
潜水泵是一种用途非常广泛的水处理工具，与普通的抽水机不同，潜水泵是电机与水泵直联一体潜入水中工作在水下，潜水泵可分为井用潜水泵、作业面潜水泵、潜污泵、排沙潜水泵、矿用立泵等。潜水泵是一种电机与水泵直联一体潜入水中工作的通用提水机械，其工作原理是电动机通过泵轴带动叶轮高速旋转，在离心力的作用下对液体作功，把机械能转换成液体能量，液体（水）飞离叶轮向外射出，射出的液体在泵壳扩散室内速度逐渐变慢，压力逐渐增加，然后从泵出口的排出管流出。潜水泵的设计出发点是“不缠绕、不堵塞”，有的型号还装有撕裂机构或切割装置，能将水中长纤维、带状物等撕裂后排出。潜水泵的先天弱点是，其抽送的介质多为软质，对水中含沙量限制在3%以内，含沙量大时，易损坏密封，电机一旦进水，轴承、绕组绝缘损坏，导致电机烧毁。
2潜水泵的选型
潜水泵在使用中应根据自身工况特点，正确选型，选型时主要考虑流量、扬程、安装方式等，应根据水源的实际情况、工作时间以及泵水量等要求来选定水泵的扬程和流量。水泵扬程与实际所需扬程接近，水泵才能高效节能运行；水泵扬程太低，泵流量不足或不出水；扬程太高，高扬程泵用于低扬程工作时，会出现运行时流量过大，电机超载，若长时间运行，电机温度升高，绕组绝缘层便会逐渐老化，甚至烧毁电机。一般地，深井潜水泵的使用环境应满足如下几方面的要求：（1）电源频率为50Hz，额定电压为允差±5%的三相交流电源；（2）固体物含量(按质量计)不大于0.01％； （3）水泵进水口必须在水位lm以下，但潜水深度不超过静水位以下70m，泵下端距井底水深至少lm；（4）要求井竖直，井壁光滑，井管不得错开。
3潜水泵运行时的注意事项
3.1注意潜水泵型号、流量和扬程。如选用的规格不恰当，将无法获得足够的出水量，不能发挥机组的效率。另外，还应搞清电机的旋转方向，某些类型的潜水泵正转和反转时皆可出水，但反转时出水量小、电流大，其反转会损坏电机绕组。为防止潜水泵在水下工作时漏电而引发触电事故，应装有漏电保护开关。
3.2潜水泵一般对所输送流体中的固体物含量及颗粒直径、pH值、水温、氯离子含量等均有一定的要求，使用时需加注意，否则会出现泵过载、腐蚀等现象，从而减小泵的机械密封性能和缩短电机的使用寿命。电
3.3注意水泵的电缆线要架空，电源线不要太长，注意电缆会不会被叶轮绕到，电缆会不会磨损。机组下水时切勿使电缆受力，以免引起电源线断裂。潜水泵不要沉入泥中，否则会导致电机散热不良而烧坏电机绕组。
3.4电机主回路通电后，若发现电机不转动，应立即停机，以防电机卡死长时间通电而烧毁。首次安装或检修后投运的潜水泵，试机时只能现场就地启动，以便观察，启动完毕开始运转后，应加强监护及观测水位变化和泵的出口流量等。正常运行的潜水泵，应转动平稳，无振动和异常响声。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆潜水泵运行时必须潜入水中，且开停不宜过于频繁，启动次数一般不多于5次／h(具体次数与功率和潜水泵类型有关)，且要求间隔均匀，再次启动应在停机3～5min后进行。以防止管道内产生水锤损坏潜水泵。
3.5尽量避免在低压时开机。电源电压与额定电压不可相差10%，电压过高引起电机过热而烧坏绕组，电压过低则电机转速下降，如达不到额定转速的70%时，启动离心开关会闭合，造成启动绕组长时间通电而发热甚至烧坏绕组和电容器。不要频繁地开关电机，这是因为电泵停转时会产生回流，若立即开机，会使电机负载启动，导致启动电流过大而烧坏绕组。
4潜水泵的维护保养
因为潜水泵工作环境处于水下，一些异常现象难以及时发现。为了保证潜水泵的可靠运行，延长使用寿命，需定期对潜水泵进行维护保养。平时做到经常检查潜水泵的运行电压、电流和出口流量，并检查电缆和起重链是否有磨损、有无固定好，并及时清除电缆上缠绕的垃圾，每月检查潜水泵对地绝缘电阻，阻值不得低于1MΩ。定期检查电气保护电路和其他保护装置的工作是否正常。定期对接线端子进行紧固，特别是动力电缆端子，以免端子发热烧毁引发大的事故。为保障潜水泵的安全运行，液位计和干保护浮球开关要定期检查，确保能正常使用。检修泵时，一定要首先切断主电源。以防潜水泵在自动水位控制时自启动引发人身设备安全事故。每年至少做1次全面预防性检修，将潜水泵起吊开机检查维修。
5机械设计优化的主要内容
机械设计优化是指在进行某种机械产品设计时，根据规定的条件，优选设计参数，使其中的一项或多项设计指标获得最优值。产品设计的“最优值”是指在满足多项设计目标和约束条件下获得的最令人满意和最适宜的值，也是根据事物的客观规律，在一定的物质基础和技术条件下得出最优的设计方案。优化设计首先是选择设计变量、确定目标函数、列出约束条件、构建优化模型，然后选择合适的优化方法进行优化求解,主要包含建模和求解两部分内容。建模要熟悉和掌握优化设计方法的基本理论、设计问题抽象和数学模型处理的基本技能，具有丰富的设计经验和专业知识,根据各设计参数对目标函数的影响程度尽量减少设计变量的数目,以简化设计问题。在优化求解的过程中,要分析实际问题与数学模型间的差距,不断修正优化模型,以建立正确、简洁的优化模型。优化设计的目标函数一般比较容易确定, 而约束函数大多是设计变量的非线性函数,确定比较困难。因此,优化设计的核心问题是约束方程的建立和优化方法的选择,它们是影响优化设计效率和效果的重要方面。
在机械设计的过程中，各种手段和设计手法是一个系统化的过程，并不是完全孤立的，各类方法之间都存在一定程度上的联系，是通过以个完整的系统化设计方案对产品特征进行分析，结合当前各种先进技术进行统一的探究与研发的过程。在设计的过程中建立产品特征及设计方法知识库和推理机时，通常也需运用系统化和结构模块化方法，这样有利于在设计的过程中提高设计效果，增加产品的特性，保证设计过程中的规范化，简单化，更能够提高设计质量与效率，降低其成本，我们只有充分利用各种设计方法，才可以更精确、更经济，更有效率的进行产品设计。
6结语
潜水泵越来越被广泛应用，常见的问题总会出现， 当然维护和保养的工作是要技术和细心的，了解潜水泵的使用注意事项，加强维护保养，通过先进的自动化控制保护措施，可以减少泵的故障率，延长泵的使用寿命，提高泵的使用效率，节约能源，确保潜水泵的安全可靠运行。 随着产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。在当前的设计中，主要是采用计算机技术的辅助进行设计和研制，主要的手段是通过设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划来进行系统化和流程化的设计方法，这种方法在当前设计中已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效，但是由于当前各种更新的不断增加使得当前产品开发初期方案的计算机辅助设计却远远不能满足设计的需要。因此在当前的设计过程中提高计算机技术的发展是实现机械设计的前提与基础。
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论文作者:史笃山,杜哲,张勇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年8期
论文发表时间:2019/8/6
标签：潜水泵论文; 电机论文; 扬程论文; 绕组论文; 水泵论文; 机械设计论文; 方法论文; 《建筑学研究前沿》2019年8期论文;