潛水攪拌機葉輪的水力性能優化方案

　　為了防止污泥沉積、使微生物與基質充分接觸，需要潛水攪拌機對介質進行攪拌混合。潛水攪拌機的好壞直接影響污水處理效果。因此潛水攪拌機是污水處理過程中關鍵設備之一，對其進行研究、開發并實現成套化，對于帶動我國污水處理技術和設備水平的提高具有重要意義。
 

　　優化與改進從以下幾個方面進行
 

　　1、優化潛水攪拌機葉輪的水力性能
 

　　潛水攪拌器的主要作用是攪拌和推流。根據流體攪拌理論，影響攪拌器水力學性能的主要因素是葉輪的形狀、尺寸及安放角。因此攪拌器zui關鍵的部件是葉輪，優化攪拌葉輪，能提高工作效率，并使攪拌葉輪產生流場z大化，創造*的流態。葉輪形狀的選取既得考慮到升阻比的情況，又要改變葉輪的汽蝕性能。
 

　　為滿足不同工藝過程及攪拌機*流動特性的要求，葉輪進出口邊上翹角oL可在l0～30。之間調節、安放角0可在5～10。或在～5—10。之間調節，若按順時針的安放角角度為正值，則上翹角d越大，安放角0越大，則循環能力越強；否則，剪切能力增強，循環能力減弱。通過攪拌實驗，對同一機座號不同比轉數ns的三葉后掠式攪拌機的水力模型在不同轉速下進行動力特性及剪切循環特性的測試，并對其進行優化選型，z終確定攪拌特性、機組效率及綜合經濟指標*的參數，再通過放大設計，計算工業用的設計參數。
 

　　此外，為產生z大的軸向流，本次攪拌機優化設計將采用雙曲線形導流罩。因為任何攪拌機葉輪的人流很大程度上都是軸向的。為了幫助減少因流向改變而引起損失及翼尖渦流，決定使用并開發導流罩。導流罩有恰當的水力設計，能通過控制人流方式來提高流動的偏移度。導流罩上的壓力差增加軸向流動并減少徑向流動。因而，葉片上的水力載荷及振動得以減少，更長更穩定的流動得以產生。經過實驗，在水中，攪拌機的效率可提高10%～15%，而在其它粘度更高的流體中可以提高得更多。
 

　　當出現液位非常淺的情況時，易造成空氣渦流從液面進入攪拌器葉輪推進器，從而導致葉輪振動，性能下降，為避免此類情況，我們設計配置一種可防止渦流產生的保護罩，并可與導流罩可靠連接。
 

　　電機的密封及保護性能從以下幾個方面解決電機密封及保護問題：
 

　　通過合理選擇軸徑與機械密封靜環內徑，適當增加轉軸與靜環的間隙；通過對攪拌機軸向尺寸、材料及軸徑的調整提高轉軸的鋼度，以減少攪拌機轉軸在運轉過程中的撓度；通過提高攪拌機零部件形位公差要求及加工、配合尺寸精度，使主機在允許運轉的條件范圍內機械密封靜環內圈不至于與轉軸產生磨擦，動、靜環面在運轉過程中始終保持穩定的相對平行狀態，以減少機械密封面的局部磨損。理論上，機械密封的表面通常被液膜隔開。但實際上，環與環間總有直接接觸，導致密封表面磨損。因此合理選擇動、靜環磨擦副的材料及其滑動屬性對機械密封的使用壽命來說非常重要，本結構設計采用的密封形式為兩套串聯分別獨立的機械密封，其油室與電機腔密封采用耐腐蝕燒結碳化鎢/碳化硅作為動、靜環材料，油室與葉輪之間和攪拌介質直接接觸的密封采用耐腐蝕燒結碳化鎢，碳化鎢。對于帶有減速機構的攪拌機軸承箱處軸套加長，減少攪拌軸懸臂長度，以降低攪拌軸撓度，從而提高機械密封的運行壽命。提高零部件配合表面的加工精度和光潔度，增強靜密封橡膠件的機械性能。
 

　　為加強電機的可靠性，確保電機的使用壽命，電機絕緣等級采用F級，防護等級IP68，在電機腔內設置漏水及繞組超溫保護。電機定子繞組采用真空壓力浸漬無溶劑漆(VPI)工藝技術，并經防潮、防鹽霧處理，絕緣性能優良可靠，機械強度高，所有接線頭均經過絕緣、防火包扎，使電機絕緣能力。為防止由于攪拌機開、停機運行，電機腔內因溫度變化而產生的凝露導致電機繞組絕緣電阻下降，在攪拌機設計中將采用的無能耗防凝露措施。在電機組裝密封前對電機定子繞組進行加熱，裝配密封后對定子腔進行抽吸真空并壓人量的0.1MPa氮氣，使腔內不再含有空氣水分子，以清理定子腔在電機運行停機后冷卻過程中因機殼內外溫差達到臨界凝露溫度而產生的凝露現象，從而使繞組絕緣始終保持在較高的電阻值范圍內，并達到和高于有關標準的規定值，使水泵機組始終處于正常狀態。
 

　　開發并掌握潛水攪拌機的*運行操作技術
 

　　確定使粒子懸浮的臨界葉輪轉速
 

　　將針對污水及污泥特性，模擬實際處理情況，選用普遍應用的計算公式和計算機流體力學軟件，在符合公式實驗條件的基礎上，確定粒子懸浮臨界轉速。
 

　　攪拌機安裝定位過程中要充分考慮池型
 

　　為了使安裝和維修更加方便，將把攪拌機的構造設計得更加堅固而緊湊，使占地面積減小，并且能在無需排出池中水的情況下，靈活調節攪拌機射流的水平和垂直角度并快速安裝和拆卸潛水攪拌機；針對各種工藝和池型及攪拌機的不同用途，開發潛水攪拌機的安裝系統，將安裝操作模塊化，使安裝更加容易。
 

　　經過實驗測定，改進優化后的潛水攪拌機主體設備的投資成本比現行同類設備下降30%以上；使用壽命比現行同類國產設備平均提高15%以上；運行費用降低5%以上。攪拌機工作效率和可靠性得到了提高，機組效率比現有國內同類產品提高5%-8%。攪拌機*工作時間增至3年，整機使用壽命達到15-20年。