潜水排污泵电机冷却系统的研究.pdf

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1、潜水排污泵电机冷却系统的研究口蓝深集团股份有限公司王震董绵杰黄学军史长彪沈登武■圈莲I本文主要以雷诺时均N—s方程为基本控制方程，采用标准k￡湍流模型，通过数值计算的方式研究三种不同形式背叶情况下自冷却系统内的流动情况。文中不仅分析了三种不同背叶对泵外特性的影响，还对比了三种背叶形式下，自冷却系统进出口的压差、流速及各自消耗功率等。通过综合分析，认为直背叶更适合电机的自冷却系统。研究结果对于电机自冷却提供了理论依据，对提高潜水离心泵机组的安全可靠性，提供了一个快速、准确的计算方法。■匿墨匝潜水排污泵；电机；

2、冷却；背叶；CFD一存在．使得进水流道进水管、冷却水套、出水管、出水流道形、引言普通干式电机的潜水泵往往整体淹没在介质下工作．电机主成一个自循环系统。介质通过进水流道和进水管进入到冷却水要依靠外界介质进行冷却。而对于大型下泵式(即电机在上部、套，随着水位的不断上升逐渐对电机进行冷却。经过和电机热交泵在下部)结构。机组全部淹没在介质内需要较深的泵坑、或者换后温度升高的水由于比重较小，处于上层，而刚进入冷却水调高最低运行水位．造成土建浪费和泵坑有效利用率低。为提高套内的水还未和电机进行热交换，温度较低，处于下层

3、。当水位经济性，有时要求大型潜水泵在电机裸露在空气中也能正常运达到出水管位置后高温水会通过出水管经出水流道从水套中流行。目前．采用较为普遍的方法是在电机外侧增设水套装置，通出进入泵体内部，再和抽松的介质进行热交换温度降低后，再过水套内的循环介质对电机冷却。经高压区进入到进水流道、进水管中进入冷却水套后再次冷却水套的循环介质有两种来源．一种是通过外接具有～定压力电机。如此反复进行不断循环从而达到电机自冷却效果。的循环介质：另外一种是通过叶轮背叶产生的压差将叶轮后腔内的介质输送到水套内进行循环。由于快速、简便安

4、装是潜水泵=背叶对水套内部性能影响的数值分析的最大优点之一因此，后者已经被国内外的厂家广泛采用。1、模型泵参数目前国内外对于潜水电泵的研究还主要集中在泵内部流场本文以WQ1600—20—132型号水泵为例进行分析研究具体参数为：额定流量Q=I600m。／h额定扬程H=20m，额定功率方面对电机的结构及冷却系统研究相对较少。因此文中主要利用CFD数值计算方法对水泵冷却系统进行研究分析不同背叶P=I32kw，口径DN400，电机转速n=980rpm，叶片数为3背形式对水套内部流动的影响。该研究对大型潜水电泵冷却

5、系统的叶片最大#F~=375mm。设计具有一定的参考价值。2．计算模型与网格划分为了对模型内部流场进行数值模拟，根据WQ1600—20—132型潜水排污泵的结构参数．利用Pro／E软件对该泵进行三维造型，二．潜水排污泵的经典水套冷却结构和工作原理设计的潜水排污泵的经典水套冷却结构如图1所示整泵由叶计算域包括进水管、出水管，叶轮、背叶、蜗壳及水套系统。在轮蜗壳和水套等组成背叶附属于叶轮后腔。网格划分软件ICEM中，采用适应性较强的非结构化四面体网格对为了实现循环冷却在泵盖上整个计算域进行网格划分设置有进水流道

6、和出水流道；进、承套根据模型各个表面的曲率变出水流道上端分别和进、出水管相出术蕾化等特征设置不同的网格大连．其中出水管高于进水管；电机小并对壁面尤其是曲率变瓣蜃口B壳外部设置有密封的冷却水套：叶化较大的地方进行加密．这督叶轮背面设置有若干小叶片。样能够较好地捕捉模型外形叶转叶轮旋转时受背叶作用．特征，同时保证了边界层网在叶轮后泵腔内形成白转轴中心向格的合理分布。为了降低网四周逐渐递增的压力场。冷却水套格数目对计算精度的影响．图1泵的总装图的进水口设置在背nt#l,缘即高压并保证合理的计算时间．本区；出水口设

7、置在靠近背叶中心位置即低压区。由于压力差的文对网格无关性进行检验研图2计算区域的整体网格图