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電器技術(shù)問(wèn)題解答 => 低比轉數潛水電泵無(wú)過(guò)載設計

發(fā)布日期：[2017-12-21] 共閱[4562]次

低比轉數潛水電泵是抽取地下水的主要設備，在農村、礦山、自
來(lái)水公司、鐵路、地熱開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域都有廣泛的應用。然而目前低
比轉數潛水電泵在實(shí)際運行時(shí)性能很不穩定，壽命較短，其中泵
過(guò)載燒毀電動(dòng)機是其中一個(gè)重要原因。
　　低比轉數潛水電泵的軸功率曲線(xiàn)會(huì )隨著(zhù)流量的增大而不斷上
升，比轉數越低，軸功率曲線(xiàn)的上升趨勢就越明顯1141.目前國內
低比轉數潛水電泵配套電動(dòng)機功率一般為額定工況軸功率的
1.2~1.3倍，當揚程很低時(shí)，最大軸功率有可能超過(guò)額定工況軸功
率的1.5倍。因此，高揚程的低比轉數潛水電泵在低揚程工況使用
時(shí)會(huì )導致過(guò)載燒毀電動(dòng)機。所以，無(wú)過(guò)載低比轉數潛水電泵的研
究對于提高泵的使用壽命、可靠性等有重要的現實(shí)意義。
　　1設計方法經(jīng)試驗研究發(fā)現，葉輪的設計對泵無(wú)過(guò)載性能影響
較大，通過(guò)葉輪設計技術(shù)的創(chuàng )新，使泵的軸功率特性曲線(xiàn)變得更
加平坦，盡量減小最大軸功率值，使其小于額定工況軸功率的1.2
倍。在泵的全部揚程范圍內都不會(huì )出現過(guò)載問(wèn)題的同時(shí)還可以減
小配套電動(dòng)機功率，達到節能的目的。
　　低比轉數潛水電泵葉輪設計時(shí)，結構參數的確定要受到最大
軸功率值、葉片泵基本方程式、兩相流原理3個(gè)方面的制約。
　　11設計判別公式的提出葉輪結構參數對清水離心泵軸功率的
影響，已經(jīng)做過(guò)不少研究，推導出清水離心泵最大軸功率值及其
位置的關(guān)系式為而在低比轉數潛水電泵試驗研究中發(fā)現其最大軸
功率一般都大于清水泵Pmx計算值，但不大于0.275P2UnDbxan2/n.
因此，要滿(mǎn)足低比轉數潛水電泵軸功率的極值不大于額定設計工
況下軸功率1.2倍的要求，設定參數判別公式為
0.275P2UnQbxt%/ng a―滑移系數Q―葉輪出口直徑，m―葉輪出口
圓周速度，m/s b―葉輪出口寬度，mX2―葉片出口排擠系數心―
葉片出口安放角，（°nm―泵的機械效率，g―重力加速度，m/S
Q―泵額定工況下的流量，m /sH―泵額定工況下的單級揚程，
mne―泵額定工況下的效率，12揚程公式對參數選擇的要求葉輪結
構參數的選擇還要滿(mǎn)足在額定流量下?lián)P程的設計要求，即滿(mǎn)足葉
片泵基本方程式為n――泵的水力效率，V―葉輪出口軸面速度，
m/s U―葉片進(jìn)口圓周速度，m/sV―葉片進(jìn)口圓周分速度，m/s葉
輪結構參數選擇時(shí)，只要滿(mǎn)足的最大軸功率為73. 5kW小于電動(dòng)機
的配套功率901W隨著(zhù)流量進(jìn)一步增大，軸功率曲線(xiàn)呈下降趨勢，
則泵在全部揚程范圍內無(wú)過(guò)載。在額定流量下，單級葉輪下的軸
功率P2e為226kWP2mM/P2e=24.5kW/22.6k￥=1.08<1達到了減小最
大軸功率的目的。
　　截取葉輪和導葉中間回轉面，得到葉輪內部流場(chǎng)的相對速度
矢量圖、葉輪和導葉內部流動(dòng)的湍動(dòng)能分布圖，分別如和所示。
　　由可以看出，葉輪內部速度場(chǎng)均勻、流暢，沒(méi)有流動(dòng)擴散現
象，無(wú)明顯回流區。由可以看出，葉輪和導葉內部流動(dòng)的湍動(dòng)能
分布均勻，沒(méi)有大的湍流脈動(dòng)，湍流損失較小，說(shuō)明葉輪設計符
合流體的流動(dòng)規律。
　　2.3試驗及分析果分別如表1所示，其中轉速為2950r/mn低于
電動(dòng)機配套功率90kW達到無(wú)過(guò)載要求。在額定設計流量Q=8m/h
時(shí)，軸功率約為740kW最大軸功率與設計點(diǎn)工況軸功率的比值為
76.9/740=1.04低于設計要求的1.2倍目標，Fluen數值計算與試驗
結果基本吻合。由表1可知，泵在額定流量工況下的效率為
58.2%，高于規定效率52 1%.說(shuō)明按照提出的參數判別公式設計葉
輪，能夠滿(mǎn)足設計要求。
　　表1泵的性能試驗結果流量揚程軸功率電動(dòng)機輸入功率/iw泵
效率/% 3結論確定了葉輪結構參數對低比轉數電泵軸功率特性的
影響，并給出了無(wú)過(guò)載葉輪設計控制公式：
0.275P2unDbX12/n<1.2pgQH/n根據該公式設計的低比轉數潛水電
泵可以實(shí)現最大軸功率小于額定工況軸功率1.2倍的要求。
　　通過(guò)泵最大軸功率值的減小，可使配套電動(dòng)機功率適當減
小，改變以往用“大馬拉小車(chē)”的方式來(lái)實(shí)現無(wú)過(guò)載的方法，節
約了能源。


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