磁力驱动离心泵能量损失分析

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1、2009年第37卷第12期流体机械39文章编号：1005---0329(2009Jl2—0039—04磁力驱动离心泵能量损失分析李金蔚(一L海交通大学，E海200240)摘要：对磁力驱动离心泵各部分所产生的能量损失进行了研究，分析其特有的3项功率损失：涡流损失、内磁缸水力摩擦损失、润滑冷却循环损失，提出了减小各项损失的有效途径和方法，为磁力泵的优化设计及应用提供参考。关键词：磁力泵；涡流损失；水力摩擦损失；润滑冷却损失；降低损失措施中图分类号：TH311文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2009．12．010Energyloss

2、AnalysisonMagneticDrivingCentrifugalPumpLIJin—wei(ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Theenergylossonmagneticdrivingpumparestudied，especiallyanalyzetheparticularenergyloss：eddycurrentloss，innermagneticringhydraulicloss，lubricatecoolingloss，concludetheeffectivemetho

3、dstoreduceeachloss，andprovideusefulguidancetobothoptimizedesignandpracticalapplicationofmagneticdrivingpump．Keywords：magneticdrivingpump；eddycurrentloss；hydraulicloss；lubricatecoolingloss；reduceloss1前言隔离犟随着磁力驱动离心泵在石油化工、军工、医药等领域的广泛使用，它的效率和安全可靠性越来越受到关注，磁力驱动离心泵由于采用磁力传动，实现力矩的无接触传递，结构特殊，对其能

4、量损失的研究，有助于提高泵的技术水平，对节约能源、创建节约型社会具有十分重要而深远的意义。2磁力泵结构及工作原理底板磁力泵结构如图1所示，电动机通过泵轴驱图1磁力泵结构动外磁缸旋转，外磁缸通过磁力与内磁缸耦合，使由于增加了磁力传动部件，磁力泵的功率损内外磁缸同步运转，内磁缸与叶轮直接连接。这失构成因素比较复杂，除泵水力部件的能量损失样，位于内、外磁缸之间的隔离罩将可能外漏的液外，还增加了磁涡流损失、内磁缸与液体的水力摩体隔开，实现了无轴封、完全无泄漏的M的。擦损失、润滑冷却循环损失。水力部件能量损失收稿日期：2009—o4一l3修稿日期：20o9—11—1OFLUI

5、DMACHINERYVo1．37，No．12，2009是一般离心泵中普遍存在的能量损失，相关的研式中——涡流反力矩，N·m究分析资料较多，理论也很成熟，本文着重分析磁——最大静磁力矩，N-m力泵特有的各项功率损失。n——电机转速，r／min尺——隔离罩平均半径，m3磁力泵能量损失分析6——隔离罩壁厚，mp——隔离罩材料电阻率，n·m3．1涡流损失根据Maxwell方程推导出隔离罩中涡流功率磁力泵的隔离罩因承压的要求多数采用金属损失P为：-r1r2材料，它位于内、外磁缸之间。当外磁缸被电动机．P=lfn(6MOt)dL／yrdOt带动旋转后，金属隔离罩便处于交变磁场中

6、，导体在磁场中运动会产生感应电流，外磁缸带动内磁：Lrt,n．3nBoy／900(2)缸同步旋转，相当于隔离罩相对于磁场转动。图式中y——电导率，S／m——2所示为一段隔离罩相对磁场顺时针旋转。由于，电流密度，A／m相邻磁极极性相反，因此在隔离罩中产生感应电——磁感应强度，T流，此感应电流在隔离罩内自行闭合，像水的旋涡——隔离罩壁厚，In一样，因此称为涡流。r——隔离罩内半径，mm——磁极极数——磁极长度，ITI由计算式结合理论分析表明，涡流损失的大小与多个因素有关：(1)隔离罩的厚度，在满足强度的条件下，隔离罩厚度越小越好；(2)隔离罩的电导率，涡流损失大小与隔离

7、罩的电导率成正比关系，因此隔离罩的材料应取较小的电导率，也就是较大的电阻率；(3)在满足磁转矩设计要求的情况下，磁缸应尽量减小r值，适当增加己值，有图2’?呙流的产生利于控制涡流损失，即内磁缸宜制成细长状；(4)涡流的产生一方面减弱了有效的工作磁场和磁缸的转速，涡流损失大小与转速即磁极工作频磁传递能力，降低泵的工作效率；另一方面涡流损率_厂成正比。耗以焦耳楞次热的形式在金属隔离罩上释放能因此，在设计时，根据磁力泵性能结构要求，量，消耗原动机的功率，同时内外永磁钢处于温度合理选择泵的转速，磁性联轴器尺寸，隔离罩厚不断上升的工作环境中，磁性能会随着温度的升度、尺寸、