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充水式潜水电泵滚动轴承室防水保护的技术革新

发布时间:2018-03-14
颜珍素 泮伟杰
(浙江大元泵业股份有限公司,温岭市泽国镇丹崖工业区)
  一、引言
  QS充水式潜水电泵因电机绕组采用三层绝缘材料保护的耐水电磁线,可以通过向电机内充满清水进行冷却,因而冷却效果好,与充油式潜水电泵(以下简称QY电泵)和干式潜水电泵(以下简称Q电泵)相比,具有下列明显优点:
  1、对密封要求不高,电机内腔本身就必须注满水,密封的作用其实质不是防水,而是防污水、防泥砂。GB/T25409-2010《小型潜水电泵》标准规定对于封闭结构的充水式电泵电机内腔承压0.05MPa历时3min无泄漏即可,远远低于其它泵类的要求。这样一来电机部分的铸造件相对要求较低,结构比较简单,铸造报废率很小,成本大幅下降。而QY、Q电泵等对密封的要求就非常严格,电机腔内一旦泄漏进水,将导致电机烧毁。
  2、由于电动机的定子嵌线直接与水接触,冷却效果好,定子的电流密度可以比QY、Q电泵大,即电磁线耗量相对更小,节约了材料。
  3、由于QS电泵电机内充水而不是充油,所以对饮用提水、养殖业供水、喷泉景观供水等场所使用QS电泵无油污染之忧。
  正是由于上述优势,QS电泵越来越被人们所重视,但由于其技术和工艺等方面的原因,发展的速度受到了制约,比如三包耐水电磁线表面绝缘层容易损伤、接线接头密封难工艺要求高、定转子的锈蚀问题一般的处理办法都难达到满意的效果、滚动轴承室的防水保护是技术关键等。对此公司成立了专门的QC小组进行技术攻关。本文重点讲述我们在滚动轴承室的防水保护方面的技术革新所取得的突破性成就。
  二、问题点
  QS电泵传统的结构是电机部分采用深沟球轴承和角接触轴承,并辅以骨架油封对其进行密封。见图1。
  我公司在多年的生产实践中发现,QS电泵特别是高扬程的泵,下轴承普遍寿命较短,有些甚至半个月左右就坏了,而电动机绝大多数没有问题。不仅给用户带来了很大的麻烦,也给公司造成了很大的损失。影响了公司的声誉,为此,公司组建了以技术部为主的QC攻关小组,对其进行技术革新。
  三、原因分析
  QC攻关小组首先对大量的问题泵进行了拆卸分析,对掌握的情况进行了归类汇总,发现了以下共同点:
  1)电动机烧坏的比例很小。
  2)上轴承基本上不坏。
  3)多数高扬程泵下轴承保持架碎裂,钢珠破裂。
  4)轴承室内有积水,油脂发黑,油脂润滑性变差。
  我们分析认为:
  a)上轴承寿命优于下轴承,是因为下轴承承载要求高,既要承载径向力,又要承载轴向力。
  b)骨架油封密封并不是高精度的密封装置,在实际运行中存在一定的泄漏,水和油脂混合后,油脂的流动性和润滑效果下降,导致保持架和钢球之间的挤压力加大,最终使胶木保持架破裂,破裂产生的胶木碎粒进一步恶化了轴承工况,使钢球破裂。
  四、采取措施
  针对以上分析,我们以QS12.5-100/4-7.5潜水电泵为基础,制订了针对性改进方案和验证方案。
  1、改角接触轴承为深沟球轴承和平面轴承的组合;
  2、改骨架油封密封为单端面机械密封;
  3、改脂润滑为油润滑;
  4、进行可靠性试验验证。
  五、措施落实和可靠性试验验证
  改进后的结构如图2。
  改进后我们在可靠性试验池中进行可靠性试验,由于我们是原设计的是非封闭结构,所以为了同时验证介质对密封性能的影响,一台在清水池中进行,一台在含有泥土的水池中进行,经连续运行1000小时均未出现异常。后对两台水泵进行了解剖,情况如下:
  清水池中的一台机械密封磨损较少,轴承也没有坏,轴承室内没有进水。
  含泥土的水池中一台机械密封磨损严重,深沟球轴承完好,平面轴承保持架磨坏,轴承室有少量进水。电机腔原加注的清水有混浊现象。
  据此说明,改进后的电泵,不仅寿命明显提高,并且完全满足了标准的要求。但在用户不能保证水质符合要求时,电机的密封就显得比较重要了,否则,混浊的水进入电机后会加剧机械密封的磨损,影响密封性能,恶化轴承室工况,缩短轴承的使用寿命。
  六、效果确认
  根据可靠性试验结果,我们又把电机的非封闭结构改进为封闭结构。改进后的电泵我们进行了条形码扫描存档,便于追溯。投放市场后我们选择了10个主要经销商进行了连续12个月跟踪调查,反映良好,没有投诉。改进取得了预期的效果。
来源:《科学与财富》2016年7期


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