潛水泵是由潛水電動(dòng)機(jī)與水泵組合而成的一種提水機(jī)具，機(jī)電一體，潛入水中運(yùn)行。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、價(jià)格低廉，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)排灌、環(huán)境保護(hù)、市政工程、水利工程、城市和工礦企業(yè)給水排水、工業(yè)熱電站輸送循環(huán)水、船塢升降水位、引水工程、抗旱排澇等。

01 潛水泵的技術(shù)特點(diǎn)

1）潛水泵采用水泵與電動(dòng)機(jī)直接連接，小型潛水泵甚至將水泵葉輪直接安裝于電動(dòng)機(jī)軸上，省掉許多連接的零件，泵整體尺寸縮短，材料消耗少，重量減輕。代替深井泵時(shí)減少了長(zhǎng)軸故障率高的問題，提高了設(shè)備的可靠性。

2）安裝簡(jiǎn)單，不必建泵房，土建面積小，減少了基建投資，而且潛水泵直接潛入水中，僅僅需要電氣控制設(shè)備的地面建筑，使用維護(hù)方便。

3）在水下運(yùn)行噪聲小，很適合對(duì)于工作環(huán)境要求安靜的場(chǎng)所，如學(xué)校、醫(yī)院、賓館、會(huì)堂等的供水和排水。

4）潛水泵在水下運(yùn)行，不受氣候和周圍工作環(huán)境的影響；便于隱蔽，適合戰(zhàn)備與戰(zhàn)略的需要。

5）利用潛水泵提水，提水深度增加，汽蝕問題較少。

6）內(nèi)裝式潛水電動(dòng)機(jī)可保證干式電動(dòng)機(jī)潛水泵即使在接近排干吸水池的情況下長(zhǎng)期運(yùn)行，也不必?fù)?dān)心空載電流大導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)升溫?zé)龤У膯栴}。

7）潛水泵有可能產(chǎn)生漏電、電纜進(jìn)水、機(jī)械密封泄漏和其他靜密封部件失效等問題，這些問題均可能導(dǎo)致整泵燒毀或者漏電事故發(fā)生。

02 潛水泵的類型

潛水電動(dòng)機(jī)按照供電電源的不同可分為交流與直流兩大類。其中直流潛水泵只用于如軍艦或者其他一些特殊場(chǎng)合，使用場(chǎng)合較少；交流潛水泵中，目前正在發(fā)展一種潛水永磁同步電動(dòng)機(jī)，水磁材料具有較高的剩磁感應(yīng)強(qiáng)度、矯頑力高、磁能積高，隨著永磁材料的發(fā)展，特別是銣鐵硼工作溫度有較大提高，價(jià)格下降，潛水泵采用永磁材料作為轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子無電阻損耗，電動(dòng)機(jī)效率較高。目前大量生產(chǎn)和廣泛使用的是潛水異步電動(dòng)機(jī)，可依據(jù)泵不同的結(jié)構(gòu)形式和用途分類。

1）除特殊場(chǎng)合需要，潛水泵一般均設(shè)計(jì)為立式，依據(jù)泵與電動(dòng)機(jī)的相對(duì)位置可分為上泵式潛水泵和下泵式潛水泵。泵在電動(dòng)機(jī)部分之上的為上泵式，這種結(jié)構(gòu)有助于減小水泵的徑向尺寸，農(nóng)用排灌及井泵大多數(shù)為上泵式，上泵式潛水泵電動(dòng)機(jī)外面被水淹沒，冷卻條件好，電動(dòng)機(jī)軸承可采用工程塑料軸承或滾動(dòng)軸承，軸伸端和軸承的密封采用骨架式油封或機(jī)械密封，密封僅起防泥沙和臟水的作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，典型結(jié)構(gòu)如圖2（a）所示。泵在電動(dòng)機(jī)下部的為下泵式，由于下泵式潛水泵在較淺的水體中也能工作，故常用于作業(yè)面潛水電泵、工程用污水污物潛水泵，由于機(jī)械密封處于高壓區(qū)，常通過設(shè)置副葉輪、回流孔、甩水器等降低機(jī)械密封的壓力，其典型結(jié)構(gòu)如圖2（b）所示。

圖2 （a）上泵式潛水泵；（b）下泵式潛水泵

2）潛水泵按所用電源形式可分為單相泵和三相泵，單相泵特別適合家用、賓館或者樓宇等只有單相電源的場(chǎng)合，一般功率不超過1.1kW，因多了電容器等元件，故障率高、效率較低，典型的單相潛水泵電容接線法如圖3所示。4kW以下、380V的三相潛水電動(dòng)機(jī)通常為星形接法，大于該功率時(shí)為三角形接法，這主要是適應(yīng)不同電壓以便運(yùn)行和起動(dòng)用。三角形接線的大功率潛水電動(dòng)機(jī)可以將繞組接線方式更改為星形接線，可以承受原有電壓√3倍的高電壓，三角形及星形接線分別如圖4和圖5所示。

圖3 單相潛水泵電容接線

圖4 三相三角形接線

圖5 三相星形接線

3）潛水泵按照電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)可分為干式、充油式、充水式和屏蔽式。干式電動(dòng)機(jī)即工藝上能夠大批量生產(chǎn)的普通干式三相異步電動(dòng)機(jī)，常采用橡膠件做靜密封，機(jī)械密封為動(dòng)密封，輸出軸部分一般為1~2道單端面或者雙端面機(jī)械密封，嚴(yán)格禁止水進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，其生產(chǎn)成本最di，電動(dòng)機(jī)效率最gao，圖2（b）所示即為采用干式電動(dòng)機(jī)的潛水泵。充油式電動(dòng)機(jī)內(nèi)充滿機(jī)械油，有利于電動(dòng)機(jī)內(nèi)部熱量散發(fā)，一定程度上防止水進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，但制造成本稍高，電動(dòng)機(jī)效率低于干式電動(dòng)機(jī)。充水式電動(dòng)機(jī)繞組由防水電磁線構(gòu)成，浸在水中也有足夠的絕緣電阻，所以電動(dòng)機(jī)內(nèi)部可以充水或者防銹潤(rùn)滑液，其電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率更低些，由于電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子間隙的水力摩擦損失較大，故通常做成細(xì)長(zhǎng)型，典型結(jié)構(gòu)如圖6（a）所示。屏蔽式電動(dòng)機(jī)在定子上套一個(gè)薄薄的、密封的非磁性屏蔽套，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子可以浸在水中運(yùn)轉(zhuǎn)，其制造成本最gao，工藝復(fù)雜，且屏蔽套在交變磁場(chǎng)作用下可能存在附加渦流損失，效率與功率因素相對(duì)最di，主要適合無泄漏的化工場(chǎng)合和低噪聲場(chǎng)合，典型結(jié)構(gòu)如圖6（b）所示。

圖6 （a）充水式潛水泵；（b）屏蔽式潛水泵

4）潛水泵按照液流的排出方式分為外裝式、內(nèi)裝式、半內(nèi)裝式、貫流式。外裝式潛水泵吸入液體后通過葉輪作用，直接從壓水室出口排出，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，效率相對(duì)較高，圖2（b）即為典型外裝式潛水泵。為了改善外裝式潛水泵的冷卻條件，常將功率較大的潛水泵電動(dòng)機(jī)外殼做成夾套式，將泵出水高壓區(qū)的液體引入夾套冷卻電動(dòng)機(jī)。內(nèi)裝式潛水泵吸入所輸送的液體，經(jīng)過葉輪加壓流出，通過冷卻油室，并經(jīng)過包圍電動(dòng)機(jī)的環(huán)形流道，使液體冷卻電動(dòng)機(jī)后再流出泵的出口，整泵效率稍有下降，但泵的使用可靠性大大增加，圖6（a）所示為典型內(nèi)裝式潛水泵。半內(nèi)裝式潛水泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)介于外裝式、內(nèi)裝式潛水泵兩者之間，通常將泵出水管經(jīng)過電動(dòng)機(jī)外殼的部分與機(jī)殼連成一體，對(duì)電動(dòng)機(jī)起到一定的冷卻作用。貫流式潛水泵的電動(dòng)機(jī)位于潛水泵的外部，泵葉輪裝在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部，兩者成為一體，泵輸送的水流經(jīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)壁冷卻轉(zhuǎn)子，電動(dòng)機(jī)一般為充水式，外徑較大，高度低，冷卻條件好。

5）潛水泵按照葉輪數(shù)可分為單級(jí)泵和多級(jí)泵。小型潛水泵及其他大部分潛水泵均為單級(jí)泵，即泵部分只有一級(jí)葉輪，液體從吸入口吸入后通過一個(gè)葉輪的作用后直接由泵體排出。多級(jí)潛水泵主要適合揚(yáng)程要求較高的場(chǎng)合，如長(zhǎng)軸深井泵和井用潛水泵，礦用水倉排水泵等，潛水泵吸入所輸送的液體，經(jīng)過首級(jí)葉輪加壓后進(jìn)入徑向?qū)~，降低速度，增加壓能，并導(dǎo)入第二級(jí)或者更多級(jí)葉輪繼續(xù)加壓，經(jīng)末級(jí)葉輪后從泵體或者集水口流出。多級(jí)井用潛水泵典型結(jié)構(gòu)如圖7（a）所示，礦用多級(jí)潛水泵典型結(jié)構(gòu)如圖7（b）所示。

圖7 （a）井用多級(jí)潛水泵；（b）礦用多級(jí)潛水泵

6）潛水泵按照用途可分為井用潛水泵、作業(yè)面潛水泵等。井用潛水泵主要用于從井中提取地下水，水泵和潛水電動(dòng)機(jī)連接在一起置于井水位以下工作，其潛水電動(dòng)機(jī)大多裝置在水泵的下端，吸水口在電動(dòng)機(jī)與水泵之間，因潛水泵受到井徑的限制，通常采用細(xì)長(zhǎng)的電動(dòng)機(jī)和多級(jí)導(dǎo)葉式（空間導(dǎo)葉或徑向?qū)~）的水泵。作業(yè)面潛水泵多用于集水池、江河湖泊及其他開闊水面的取水，在建筑、環(huán)保、城市、礦山排水中廣泛應(yīng)用。根據(jù)介質(zhì)輸送和葉輪形式的差異又可分為普通離心式葉輪（含輸送清水、輸送污水雜質(zhì)的閉式污水泵葉輪）、半開式葉輪、旋流式葉輪、螺旋離心式葉輪、單流道葉輪、雙流道葉輪、混流式葉輪、軸流式葉輪潛水泵等?；炝魇饺~輪、軸流式葉輪潛水泵主要應(yīng)用在大流量、低揚(yáng)程的市政工程、水利工程等場(chǎng)合，又稱潛水混流泵、潛水軸流泵。

7）潛水螺桿電泵與其他葉片式潛水電泵不同，屬于容積泵，螺桿泵分為單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵、五螺桿泵，最常見的為單螺桿泵，螺桿泵在輸送黏性液體時(shí)工作可靠，性能穩(wěn)定，吸入性能好，不斷流，在石油化工、食品、輕工等行業(yè)使用比較廣泛。潛水螺桿電泵典型結(jié)構(gòu)如圖8所示。