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 about

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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[1345]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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