潜水排污泵电机冷却系统的研究
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Ｐ＝Ｉ ３ ２ ｋ ｗ， 口径ＤＮ ４０ ０，电机 转 速ｎ ＝ ９ ８ ０ ｒ ｐ ｍ ，叶 片 数 为３ 背 叶 片最 大 ＃ Ｆ ￣ ＝３ ７ ５ ｍｍ。 ２．计 算模 型 与 网格 划 分
形 式 对 水套 内部 流动 的影 响 。该 研 究 对 大 型潜 水 电 泵冷 却 系 统 的
潜 水排 污 泵 的结 构 参 数 ．利 用 Ｐｒ ｏ ／ Ｅ软 件 对 该 泵 进行 三维 造 型 ，
计 算域 包 括 进水 管 、 出水管 ，叶 轮 、 背叶 、蜗 壳及 水 套 系 统 。在 网格 划 分软 件 Ｉ Ｃ Ｅ Ｍ中 ，采用 适应 性较 强 的 非结 构 化 四面体 网 格 对
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
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
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
电机 。如 此反 复进 行 不 断循 环 从 而达 到 电机 自冷 却效 果 。
整 个 计 算域 进行 网格 划 分
轮 蜗 壳 和水 套等 组成 背 叶附 属于 叶轮 后腔 。
为 了 实 现 循 环 冷 却 在 泵 盖 上 设 置 有 进 水 流 道 和 出水 流 道 ；进 、 出水 流道 上 端 分 别 和 进 、 出 水 管 相 连 ．其 中 出 水 管 高 于 进 水 管 ；电 机
一
个 快 速 、 准确 的 计算 方 法 。
■ 匿墨 匝 潜水排污泵；电 机；冷却；背叶； Ｃ Ｆ Ｄ
一
、
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
存在 ．使 得 进 水流 道 进水 管 、冷 却水 套 、出 水 管 、 出水 流道 形 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 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
承套
根 据 模 型 各 个 表面 的 曲率 变
化 等 特 征 设 置 不 同 的 网格 大
出术蕾
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 轮 背 面设 置 有若 干小 叶 片 。
化 较 大 的地 方 进 行 加 密 ．这 样 能 够 较 好 地 捕 捉 模 型 外 形
设计 具 有一 定 的参 考价 值 。
为了对 模 型 内部 流 场进 行数 值 模拟 ，根据Ｗ Ｑ１ ６ ０ ０ — ２ ０ — １ ３ ２ 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
内 的介 质输 送 到 水 套 内进 行循 环 。 由于 快 速 、简便 安 装 是潜 水 泵
的最 大优 点 之一 因此 ，后 者 已经 被 国内外 的 厂家 广泛 采 用 。
＝ 背 叶 对 水 套 内部 性 能 影 响 的 数 值 分 析
１ 、模 型 泵 参数 本 文 以Ｗ Ｑ１ ６ ０ ０ — ２０ — １ ３ ２型号 水泵 为例 进 行 分 析 研 究 具
过 水 套 内的循 环介 质 对 电机 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 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
套 内 的水 还 未 和 电机 进 行 热 交换 ，温 度较 低 ，处 于下 层 。 当水 位
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
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ＣＦ Ｄ数 值计 算 方 法对 水 泵 冷 却 系统 进 行研 究 分析 不 同 背叶
体 参数 为 ：额 定 流量 Ｑ＝ Ｉ ６ ０ ０ ｍ。 ／ ｈ 额 定 扬程 Ｈ ＝ ２ ０ ｍ，额 定功 率
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Fra Baidu bibliotek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
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
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 、
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
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 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 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
形 式 对 水套 内部 流动 的影 响 。该 研 究 对 大 型潜 水 电 泵冷 却 系 统 的
潜 水排 污 泵 的结 构 参 数 ．利 用 Ｐｒ ｏ ／ Ｅ软 件 对 该 泵 进行 三维 造 型 ，
计 算域 包 括 进水 管 、 出水管 ，叶 轮 、 背叶 、蜗 壳及 水 套 系 统 。在 网格 划 分软 件 Ｉ Ｃ Ｅ Ｍ中 ，采用 适应 性较 强 的 非结 构 化 四面体 网 格 对
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
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
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
电机 。如 此反 复进 行 不 断循 环 从 而达 到 电机 自冷 却效 果 。
整 个 计 算域 进行 网格 划 分
轮 蜗 壳 和水 套等 组成 背 叶附 属于 叶轮 后腔 。
为 了 实 现 循 环 冷 却 在 泵 盖 上 设 置 有 进 水 流 道 和 出水 流 道 ；进 、 出水 流道 上 端 分 别 和 进 、 出 水 管 相 连 ．其 中 出 水 管 高 于 进 水 管 ；电 机
一
个 快 速 、 准确 的 计算 方 法 。
■ 匿墨 匝 潜水排污泵；电 机；冷却；背叶； Ｃ Ｆ Ｄ
一
、
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
存在 ．使 得 进 水流 道 进水 管 、冷 却水 套 、出 水 管 、 出水 流道 形 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 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
承套
根 据 模 型 各 个 表面 的 曲率 变
化 等 特 征 设 置 不 同 的 网格 大
出术蕾
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 轮 背 面设 置 有若 干小 叶 片 。
化 较 大 的地 方 进 行 加 密 ．这 样 能 够 较 好 地 捕 捉 模 型 外 形
设计 具 有一 定 的参 考价 值 。
为了对 模 型 内部 流 场进 行数 值 模拟 ，根据Ｗ Ｑ１ ６ ０ ０ — ２ ０ — １ ３ ２ 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
内 的介 质输 送 到 水 套 内进 行循 环 。 由于 快 速 、简便 安 装 是潜 水 泵
的最 大优 点 之一 因此 ，后 者 已经 被 国内外 的 厂家 广泛 采 用 。
＝ 背 叶 对 水 套 内部 性 能 影 响 的 数 值 分 析
１ 、模 型 泵 参数 本 文 以Ｗ Ｑ１ ６ ０ ０ — ２０ — １ ３ ２型号 水泵 为例 进 行 分 析 研 究 具
过 水 套 内的循 环介 质 对 电机 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 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
套 内 的水 还 未 和 电机 进 行 热 交换 ，温 度较 低 ，处 于下 层 。 当水 位
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
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ＣＦ Ｄ数 值计 算 方 法对 水 泵 冷 却 系统 进 行研 究 分析 不 同 背叶
体 参数 为 ：额 定 流量 Ｑ＝ Ｉ ６ ０ ０ ｍ。 ／ ｈ 额 定 扬程 Ｈ ＝ ２ ０ ｍ，额 定功 率
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Fra Baidu bibliotek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
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
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 、
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
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 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 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