井泵研究進(jìn)展
 一.定義

井泵是抽取地下水的主要設備，主要有潛水井泵和長(cháng)軸深井泵兩種產(chǎn)品。

1．長(cháng)軸深井泵是一種立式離心泵或混流泵，具有單個(gè)或若干個(gè)旋轉葉輪，從與軸同心的抽水部件排水。

 抽水部件借助導水系統懸掛固定，導水系統內裝有將功率傳遞至葉輪的一系列立式傳動(dòng)軸，而原動(dòng)機處于液流外面。整個(gè)機組用于從開(kāi)式水池或封閉吸水系統中抽水。

2．潛水井泵是一種以立式導流殼式的泵與連續在水下運行的電機直連成一體的組合機組。

 機組借助揚水管懸吊于支撐板上，并通過(guò)潛水電纜接受電能。

 兩種產(chǎn)品的水泵部分是基本相同的，不同之處主要是驅動(dòng)動(dòng)力及其與水泵部分的聯(lián)結方式。顯然，兩者既存在相似之處，又存在差別。

 在40多年的發(fā)展中，彼此之間既相互競爭，同時(shí)又相互促進(jìn)，經(jīng)過(guò)市場(chǎng)不斷淘汰和篩選，終形成優(yōu)勢互補的穩定的產(chǎn)品系列。

 泵殼有軸向剖分式和徑向剖分式兩種。大多數單級泵的殼體都是蝸殼式的，多級泵徑向剖分殼體一般為環(huán)形殼體或圓形殼體。

 一般蝸殼式泵殼內腔呈螺旋型液道，用以收集從葉輪中甩出的液體，并引向擴散管至泵出口。泵殼承受全部的工作壓力和液體的熱負荷。

右圖為250QJ125型號的結構圖 。
 

圖1 QJ型井用潛水泵結構圖
1.泵體2.環(huán)形空間3.葉輪4.螺栓
 

 二. 井泵的發(fā)展歷程

民國35年(1946年)陳阿金等5人合資創(chuàng )辦洽興抽水機修理社(現上海深井泵廠(chǎng)),設在建國西路339號。它是國內第一家生產(chǎn)深井泵的工廠(chǎng)。當年制造出國內第一臺6英寸深井泵。國外井泵的發(fā)展比較早，技術(shù)上也比較完善。從1928年第一臺潛水井泵的發(fā)明到1961年已經(jīng)全面地標準化。

近幾十年來(lái)，國外的制造商主要在拓寬產(chǎn)品的應用領(lǐng)域和市場(chǎng)競爭力上下功夫。而我國從60年代初才剛剛起步。通過(guò)幾代人的努力實(shí)現了從無(wú)到有，從落后到接近國外先進(jìn)水平的大跨步。下面僅以井泵的水力性能為主線(xiàn)對井泵技術(shù)的發(fā)展歷程作扼要回顧。

農業(yè)灌溉和人畜飲水是至關(guān)農業(yè)發(fā)展的重要因素。能否有效地提水則關(guān)系著(zhù)我國廣大農田生產(chǎn)的成敗。同農業(yè)機械化一樣，我國的農田提水方式也經(jīng)歷了漫長(cháng)的演變歷程──從手工、畜力到機械化。

在我國的廣大農村，人工提水為古老和普遍。伴隨著(zhù)人們對工具的不斷改進(jìn)，逐漸采用轆轤及水車(chē)提水。借助畜力又在前者的基礎上更進(jìn)了一步。資料表明59年以前大多使用手搖水車(chē)提水，但部分地區采用了幾種立式活塞提水泵，動(dòng)力為拖拉機或畜力，明顯省力。

沈陽(yáng)水泵廠(chǎng)于1959年對北方地區調查表明當時(shí)的提水方式主要有三種 ：

1）解放式水車(chē)，畜力帶動(dòng)；

2）離心式水泵，較普遍的是泵放在地面上，也有安裝在地下的，受井內條件影響大，時(shí)常中斷工作；

3）深井泵，泵工作部分在井下，傳動(dòng)支承部分用揚水管與傳動(dòng)軸聯(lián)接。其中第三種即屬長(cháng)軸深井泵。由于設計經(jīng)驗不足，該泵效率比同性能離心泵低10%以上，但從工程實(shí)用角度無(wú)疑是三者之中好的，這也有力地解決了深井取水，特別是北方地區深井取水的難題。此后的發(fā)展歷史大致可以總結如下：

（1）我國潛水井泵的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：

1.60~70年代中后期的摸索階段

1960年上海江寧電機廠(chǎng)首先試制出2.2JN潛水電泵，填補了國內空白。

水泵部分采取葉輪配空間導葉形式，水流從葉輪出來(lái)經(jīng)過(guò)空間導葉消除環(huán)量，以減小損失。初的設計不是很理想，效率僅為35%。

1965年上海水泵廠(chǎng)進(jìn)一步試制出2.2Kw的系列化產(chǎn)品，效率達到57.5~75.5%，已接近國外先進(jìn)效率指標。從水力設計資料看葉輪和導葉的流道面積變化均勻，說(shuō)明當時(shí)已較好地掌握了水力設計方法。JN型主要針對河湖、溝渠、土井淺水作業(yè)，嚴格來(lái)講，早期的JN泵不屬井泵系列。但其發(fā)展經(jīng)驗，尤其是早期葉輪與導流殼的水力設計經(jīng)驗是彌足珍貴的。

JN型經(jīng)過(guò)3次較大變革成功發(fā)展成QY型作業(yè)面泵。而北方深井提水也迫切需要相應的產(chǎn)品。65年前后國內已經(jīng)開(kāi)始研制，由于歷史的原因，國家于70年左右才開(kāi)始著(zhù)手組織北方地區研究、設計、試驗NQ型農用潛水電泵的工作。

1972年1月北方八�。ㄊ校�對NQ系列潛水電泵的設計、系列化進(jìn)行了總結；同年3月于石家莊水泵廠(chǎng)對四種口徑九個(gè)品種NQ系列潛水電泵制定了統一的定型方案。此后各地如雨后春筍般相繼開(kāi)發(fā)出各種型號NQ型潛水電泵。NQ型的水泵部分由進(jìn)水節、葉輪、導流殼和逆止閥等組成，結構整齊，布置合理。這樣便于廠(chǎng)家形成多品種、系列化產(chǎn)品，很好地滿(mǎn)足了農業(yè)生產(chǎn)需要。從資料看當時(shí)普遍采用一般離心泵葉輪配上空間導葉作為泵體部分。這種生搬硬套既不符合井泵特殊的結構要求和工況，也不符合井泵內部流動(dòng)原理，造成能量損耗較大，往往達不到預期的指標，效率普遍較低，當時(shí)的設計者也注意到了。

 2.70年代中后期~80年代大規模生產(chǎn)和全面研究階段

由于結構上深井潛水泵受井徑限制，而且工作部分深入水下，工況不同于一般離心泵，有必要從流動(dòng)原理著(zhù)手，系統加以研究。

由于歷史原因，一直到70年代中后期，針對性的水力模型研究都遲遲沒(méi)有開(kāi)展。1977年，中國農機院開(kāi)始了部分離心式潛水泵水力模型的研究，揭開(kāi)了井用潛水泵全面深入研究的序幕，通過(guò)研究效率普遍提高3~6%。研究從設計、模型、鑄造及加工各環(huán)節詳細作了試驗、分析和探討，達到了深入的理論和經(jīng)驗積累。

隨后80年代初中國農機院又掀起了深入研究井用潛水泵的高潮，針對葉輪和導葉水力設計理論進(jìn)行了深入的探討，取得了豐碩的成果。

在這些成果的基礎上，促成80年代NQ型井泵的大規模系列化生產(chǎn)。這一時(shí)期全國各地潛水泵廠(chǎng)如雨后春筍般迅速發(fā)展起來(lái)，并且相繼開(kāi)發(fā)出各自的系列，達到潛水井泵生產(chǎn)的高峰期。

從資料看這一時(shí)期比較成熟的設計之一是模仿普通立式多級離心泵，采用正反導葉，葉輪采用優(yōu)秀水力模型，導葉設計采用等速度矩原理。另一種采用空間導葉，葉輪采用優(yōu)秀水力模型，考慮葉輪與空間導葉的相互作用，把兩者作為一個(gè)整體來(lái)設計。這些設計思想在當時(shí)的產(chǎn)品中得到很好得貫徹和體現。

這一時(shí)期一些廠(chǎng)家還引進(jìn)國外廠(chǎng)品進(jìn)行仿制和改進(jìn)，如沈陽(yáng)水泵廠(chǎng)引進(jìn)西德Ritz公司的66系列潛水泵，并加以改進(jìn)，效果比國外80年代初的產(chǎn)品略有提高，雖然還追不上同時(shí)期國外的技術(shù)水平，但80年代蓬勃的發(fā)展說(shuō)明我國在井泵的設計水平上較六、七十年代已有了總體的提高。

80年代中后期NQ型泵逐漸退出歷史舞臺，為QJ系列取代。后者在結構和性能方面都有所優(yōu)化和提升，QJ這一型號也一直沿用至今。

 3.90年代以來(lái)發(fā)展趨緩

在中國農機院80年代初掀起的研究高潮過(guò)后，井泵的研究基本處于停滯狀態(tài)，也不難理解，十余年的生產(chǎn)經(jīng)驗表明井泵性能基本維持在原來(lái)的基礎上，也就是說(shuō)原有的水力模型是比較優(yōu)秀的，那么對于井泵這種量大面廣的產(chǎn)品，廠(chǎng)家更關(guān)注如何節約成本，而不是水力設計方法的研究。

大規模系統化的模型研究已不可能，比較普遍的是廠(chǎng)家對產(chǎn)品略微改進(jìn)，或者通過(guò)引進(jìn)國外高檔次產(chǎn)品加以仿制和吸收。但另一方面，理論研究工作仍然在繼續。較有共識之一，在大比速時(shí)，葉輪向后傾斜，再配上空間導葉，這種設計比采用普通離心葉輪(不向后傾斜)的性能要高，并且在形式上不斷變化中。其二，在小比速時(shí)，采用優(yōu)秀葉輪，配上正反導葉，當時(shí)的產(chǎn)品都明顯地反映了這兩種典型形式。