王月萍，王秋景，王逊

（中冶华天工程技术有限公司，安徽 马鞍山 243000）

潜水推流式搅拌机的标准解读

王月萍，王秋景，王逊

（中冶华天工程技术有限公司，安徽 马鞍山 243000）

从潜水推流式搅拌机生产、制造的角度，对国家相关标准的主要技术要求和内容进行了分析解读，有助于从事该行业的技术人员了解并掌握潜水推流式搅拌机的关键点，帮助采用该标准设计、加工、制造、检验、检测的技术人员对产品加强质量控制，为用户设计、选型、应用及质量保证提供了依据。

潜水推流式搅拌机；推流；能效；比功率；标准

1 概述

潜水推流式搅拌机主要应用于水处理工程，特别是污水处理工程及河道整治工程，主要功效是搅拌、混合、助流或推流，使河道水体保持流动性，或使污水获得特定的流场流态，确保污泥不沉淀、淤积。

潜水推流式搅拌机的工作环境极其恶劣，正常情况下必须24小时不停歇地运转。潜水推流式搅拌机、曝气机、水泵并称污水处理工程三大核心设备，潜水推流式搅拌机也是第三大耗能设备。因此整机的可靠性、使用寿命及能效比值都是考核和选型的关键技术指标。

2017年12月1日，《潜水推流式搅拌机》（GB/T 33566）国家标准首次开始实施，该标准从潜水推流式搅拌机关键零部件的设计、制造、检测等方面进行了详细地规范要求，尤其是对潜水推流式搅拌机的可靠性、寿命、性能等都作了严格规定。该标准的实施，标志着国产潜水推流式搅拌设备的生产、制造、选型应用等均有章可循，产品质量追溯有据可依。

2 制定《潜水推流式搅拌机》国家标准的意义

此前，国内没有关于潜水推流式搅拌机的国家标准，虽有两则内容相似的行业标准：《环境保护产品技术要求推流式潜水搅拌机》（HJ/T279－2006）、《潜水搅拌机》（CJ/T109-2007），但该两个行业标准的颁布时间较早，且当时对潜水推流式搅拌机的研究和认识不够深入，因而两行业标准均不能指导潜水推流式搅拌机的生产制造，也不符合《中华人民共和国节约能源法》的要求。

早期，国内企业设计、生产、制造的潜水推流式搅拌机，都是靠仿制国外的产品，但由于一些零部件材质的选用、生产、制造、热处理等方面与国外存在明显差距，国产潜水推流式搅拌设备普遍存在故障率高、寿命短、能耗高等共性问题。

两行业标准虽然规定了潜水推流式搅拌机的水力学性能“轴向有效推进距离”和“有效扰动半径”作为考核和选型的依据，但制造企业在推销产品时，指导选型指标却不尽相同。有的企业用潜水推流式搅拌机的轴向推力大小作为衡量产品的性能指标；有的企业用潜水推流式搅拌机的有效推进距离和扰动半径作为衡量指标。而用户在选型时，又往往将寿命作为首选指标。

若仅用轴向推力来衡量潜水推流式搅拌机的性能，笔者认为显然是不全面的，因为推力仅反映了潜水推流式搅拌机的轴向推动能力，而忽视了潜水推流式搅拌机的切向（周向）搅拌、混合能力，氧化沟或是河道都是有宽度的，潜水推流式搅拌机的首要功能是将有效服务区域内的泥、水混合体搅拌、混合，使混合水体以一定的流场和流态向前流动，在有效区域内使污泥不沉淀和淤积，如仅以推力作为评判依据，则船用推进器的推力更大，足以代替潜水推流式搅拌机的工作，但实际上是不能满足工艺要求的，所以仅以推力作为评定依据是片面的。

随着国家对环保产业的重视程度和对环保装备的支持力度逐年加大，国内一些环保设备制造企业开始注重潜水推流式搅拌机的创新研发，部分企业制造的潜水推流式搅拌机无论在运行的可靠性、使用寿命、性能及能效方面都有了明显的提升，有的已达到国际领先水平。

《潜水推流式搅拌机》（GB/T33566-2017）国家标准的实施，顺应了时代发展的要求，该标准代表了绝大多数潜水推流式搅拌机制造企业的设计水平和制造实力，尽最大可能地满足了用户的需求，同时也为用户提供了产品质量问题的追溯依据，是目前水处理行业潜水推流式搅拌设备技术进步与发展的直接体现。

3 标准主要内容

潜水推流式搅拌机的技术含量较高，涉及到流体机械、通用机械、起重机械、传动机械、电机、电器控制等领域。为了使标准的可操作性强，便于各方面准确地理解、引用并执行，该标准对组成潜水推流式搅拌机的各关键部件规定了相应要求，全方位地剖析了潜水推流式搅拌机具备高可靠性、长寿命、高能效的基础。

3.1 对电动机的要求

某些潜水推流式搅拌机采用非标准电动机，甚至出现以小充大的现象，而我国对电机能效早有规定，必须是符合能效标准的节能型标准电动机。标准电动机的定、转子尺寸径向大于轴向，而非标准电动机的尺寸轴向大于径向，电机的效率与功率因素也大不相同。为做到环保产品真正节能，该标准建议潜水推流式搅拌机的配套电动机选用符合国家能效标准的标准节能电机。

3.2 对减速机构的要求

减速部件是影响潜水推流式搅拌机寿命长短的重要因素之一。由于产品市场存在低价中标的无序竞争，国产的潜水推流设备一般都是采用摆线针轮减速机构，其工作原理是通过偏心轮与一组针齿相啮合，形成齿差式减速传动，这种结构较紧凑，体积小、成本低，几乎成为潜水推流式搅拌机的“标配”，但齿差式减速传动结构不能适应长期连续运转的工作条件，这种传动方式的针齿易磨损，会导致摆线针轮减速传动损坏，可靠性低、寿命较短。

进口的潜水推流式搅拌机的减速部件大多采用平行轴斜齿轮传动，齿轮材质好、热处理工艺可靠、加工精度高，因此国外产品的寿命相对长些，故障率低些，但国外产品的配件贵、配件难买，有的甚至不提供配件。如湖北黄石某污水处理厂选用国外某品牌潜水推流器，使用不到三年时间，减速部件中的齿轮轴损坏（见图1），但供应商拒绝提供配件用于维修，而是建议重新购置一台整机（当时整机价格约8万元），无奈之下，委托国内某军工企业加工一对相同结构与技术参数的齿轮，价格仅为2000元就修复了。一台同型号产品，国外“品牌”产品需高价购买，且售后服务得不到有效保证。

图1 国外某品牌潜水推流器中损坏的齿轮轴

为确保减速机构配件具有足够的刚度、强度及可靠的传动性能，标准对选用齿轮的材质、热处理工艺及加工精度要求都作出了明确规定，并建议不再采用摆线针轮减速传动形式。

3.3 对叶轮（水力件）的要求

潜水推流式搅拌机的叶轮是关键水力构件，其搅拌、混合、推流效果均通过叶轮实现，由于加工制造过程的误差，不能保证两片桨叶完全一致，尽管可能装配时校验过平衡性，但桨叶的曲面几何形状不统一或装配误差，致使叶轮旋转失衡，出现叶轮断裂或掉落也属常见（见图2）。

为规范叶轮制造，该标准对叶轮的平衡性能、尺寸和形位公差都给出了规范性要求，并在附录中详细地为制造、检测人员规定了叶轮几何尺寸、形位公差的检验、检测方法。

图2 某低速潜水推流式搅拌机上掉落的桨叶

3.4 轴承的选用

轴承是广泛应用于机械设备中的普通易损件，但长期以来存在一种误区，甚至在招标书中都不约而同地要求所选用的轴承寿命必须为105h（即11.42年）以上。事实上这是错误的，专业技术人员都明白，轴承是易损件，尤其是用在需要24h连续运转的潜水推流式搅拌机中，轴承的寿命不会也不可能达到105h，故标准中规定轴承应以105h作为额定寿命基准来确定其寿命系数进行选型设计。

3.5 对起吊机构的要求

起吊机构是潜水推流式搅拌机需要维护、保养或维修时才启用的附属设施，作为起重机械，钢丝绳的直径及卷扬筒的直径有着严格的比值关系，但潜水推流式搅拌机制造企业大多都忽视了这项关键技术，钢丝绳的卷筒直径设计不能满足安全规范要求，有的直接采用细轴作为卷筒（见图3），钢丝绳在卷绕过程中因曲率半径过小，引起钢丝急剧形变，导致钢丝绳断裂，对生产造成影响。

图3 钢丝绳卷扬筒以细轴代替

为确保安全，防患于未然，标准中对钢丝绳的材质、最小安全系数及与卷扬筒卷绕直径的比值关系都按照起重设备的标准作了严格规定。

3.6 可靠性要求

该标准对潜水推流式搅拌机的寿命和无故障累计运行时间都作了较严格的要求：无故障运行累计时间应不小于2年、使用寿命不少于8年。因可靠性的检测验证需耗费较长的时间，以致有人认为是虚假的。其实不然，一方面，为确保可靠性要求的实现，生产制造企业对任何一个零部件、对任何一道工序都必须认真对待、严格把关；另一方面，标准中的可靠性要求也给用户提供了保障，用户选型时增加了信心，更为用户今后的维权提供了有力的依据，使那些仅能“质保一年”的供应商在竞争中失去竞争力，终被市场淘汰。

3.7 工作性能要求

该标准首次提出了“比功率”的概念，即在规定的试验条件下，确保水体保持不沉积的前提下，实际消耗的电能与作用水体体积的比值。标准将产品能效要求—比功率，作为考核潜水推流式搅拌机工作性能指标。

《室外排水设计规范》（GB50014-2006）规定：搅拌设备的功耗范围为2～8 W/m3，该标准结合工程应用实例，对低、中、高速三种不同的潜水推流搅拌设备的比功率分别作出了规定。

当潜水推流式搅拌机比功率值确定后，作用于宽度较窄的水体时，实际推流的轴向距离就长；作用宽度较大的水体时，实际推流的轴向距离相应缩短，完全符合能量守恒定律，用户可根据不同的池型或不同的水体宽度等实际情况进行选型应用。

4 结语

《潜水推流式搅拌机》（GB/T33566-2017）标准较全面、详细地对产品的各组成零部件作出了规范性要求，对一些潜水推流式搅拌机的生产制造企业或用户来说，其既是一部操作性极强的标准，也是一篇潜水推流式搅拌机的剖析讲解教材。完全按标准要求进行设计、生产、制造的潜水推流式搅拌机，便是集节能、降耗、安全、可靠于一体的高效设备。该标准的可操作性强，指导意义明确，代表了目前国内污水处理设备的中高端水平。

Interpretation of National Standard on Submersible and Pushing- flow Mixer

WANG Yue-ping, WANG Qiu-jing, WANG Xun
(Zhongye Huatian Engineering Technology Co., Ltd, Maanshan Anhui 243000, China)

From the point of view of production and manufacture of submersible and pushing-flow mixer, the paper makes analysis and interpretation on main technical requirements and contents of the relative national standard, which helps to the technicians to understand and master the technical key points on submersible and pushing-flow mixer, and help technicians who adopt the standard designs, processes, manufactures, tests and examinations to strengthen the quality control of products, so to provide reference for designing, type-selection, application and quality assurance of the consumers.

submersible and pushing-flow mixer; pushflow; energy ef fi ciency; power ratio; standards

X703

A

1006-5377（2017）11-0046-03