低比转数潜水电泵无过载设计-电器技术问题解答-天津奥特泵业有限责任公司

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电器技术问题解答 => 低比转数潜水电泵无过载设计

发布日期：[2017-12-21] 共阅[4178]次

低比转数潜水电泵是抽取地下水的主要设备，在农村、矿山、自
来水公司、铁路、地热开发等领域都有广泛的应用。然而目前低
比转数潜水电泵在实际运行时性能很不稳定，寿命较短，其中泵
过载烧毁电动机是其中一个重要原因。
　　低比转数潜水电泵的轴功率曲线会随着流量的增大而不断上
升，比转数越低，轴功率曲线的上升趋势就越明显1141.目前国内
低比转数潜水电泵配套电动机功率一般为额定工况轴功率的
1.2~1.3倍，当扬程很低时，最大轴功率有可能超过额定工况轴功
率的1.5倍。因此，高扬程的低比转数潜水电泵在低扬程工况使用
时会导致过载烧毁电动机。所以，无过载低比转数潜水电泵的研
究对于提高泵的使用寿命、可靠性等有重要的现实意义。
　　1设计方法经试验研究发现，叶轮的设计对泵无过载性能影响
较大，通过叶轮设计技术的创新，使泵的轴功率特性曲线变得更
加平坦，尽量减小最大轴功率值，使其小于额定工况轴功率的1.2
倍。在泵的全部扬程范围内都不会出现过载问题的同时还可以减
小配套电动机功率，达到节能的目的。
　　低比转数潜水电泵叶轮设计时，结构参数的确定要受到最大
轴功率值、叶片泵基本方程式、两相流原理3个方面的制约。
　　11设计判别公式的提出叶轮结构参数对清水离心泵轴功率的
影响，已经做过不少研究，推导出清水离心泵最大轴功率值及其
位置的关系式为而在低比转数潜水电泵试验研究中发现其最大轴
功率一般都大于清水泵Pmx计算值，但不大于0.275P2UnDbxan2/n.
因此，要满足低比转数潜水电泵轴功率的极值不大于额定设计工
况下轴功率1.2倍的要求，设定参数判别公式为
0.275P2UnQbxt%/ng a―滑移系数Q―叶轮出口直径，m―叶轮出口
圆周速度，m/s b―叶轮出口宽度，mX2―叶片出口排挤系数心―
叶片出口安放角，（°nm―泵的机械效率，g―重力加速度，m/S
Q―泵额定工况下的流量，m /sH―泵额定工况下的单级扬程，
mne―泵额定工况下的效率，12扬程公式对参数选择的要求叶轮结
构参数的选择还要满足在额定流量下扬程的设计要求，即满足叶
片泵基本方程式为n――泵的水力效率，V―叶轮出口轴面速度，
m/s U―叶片进口圆周速度，m/sV―叶片进口圆周分速度，m/s叶
轮结构参数选择时，只要满足的最大轴功率为73. 5kW小于电动机
的配套功率901W随着流量进一步增大，轴功率曲线呈下降趋势，
则泵在全部扬程范围内无过载。在额定流量下，单级叶轮下的轴
功率P2e为226kWP2mM/P2e=24.5kW/22.6k￥=1.08<1达到了减小最
大轴功率的目的。
　　截取叶轮和导叶中间回转面，得到叶轮内部流场的相对速度
矢量图、叶轮和导叶内部流动的湍动能分布图，分别如和所示。
　　由可以看出，叶轮内部速度场均匀、流畅，没有流动扩散现
象，无明显回流区。由可以看出，叶轮和导叶内部流动的湍动能
分布均匀，没有大的湍流脉动，湍流损失较小，说明叶轮设计符
合流体的流动规律。
　　2.3试验及分析果分别如表1所示，其中转速为2950r/mn低于
电动机配套功率90kW达到无过载要求。在额定设计流量Q=8m/h
时，轴功率约为740kW最大轴功率与设计点工况轴功率的比值为
76.9/740=1.04低于设计要求的1.2倍目标，Fluen数值计算与试验
结果基本吻合。由表1可知，泵在额定流量工况下的效率为
58.2%，高于规定效率52 1%.说明按照提出的参数判别公式设计叶
轮，能够满足设计要求。
　　表1泵的性能试验结果流量扬程轴功率电动机输入功率/iw泵
效率/% 3结论确定了叶轮结构参数对低比转数电泵轴功率特性的
影响，并给出了无过载叶轮设计控制公式：
0.275P2unDbX12/n<1.2pgQH/n根据该公式设计的低比转数潜水电
泵可以实现最大轴功率小于额定工况轴功率1.2倍的要求。
　　通过泵最大轴功率值的减小，可使配套电动机功率适当减
小，改变以往用“大马拉小车”的方式来实现无过载的方法，节
约了能源。


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