一種高效全貫流潛水電泵及其使用方法
【專利說(shuō)明】-種高效全貫流潛水電累及其使用方法 -、技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高效全貫流潛水電累及其使用方法，尤其是一種高效全貫流潛水 電累及其使用方法。 二、【背景技術(shù)】
[0002] 水累是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中應(yīng)用最為廣泛的能耗大戶之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，它的能耗占全國(guó)電能 總耗的21 %，在實(shí)際工作中，提高水累機(jī)組運(yùn)行效率具有重要現(xiàn)實(shí)意義。全貫流潛水電累是 一種新型的排水動(dòng)力設(shè)備，由于全貫流潛水電累保持了潛水電累±建投資省、結(jié)構(gòu)緊湊、安 裝方便、噪聲低、散熱好等優(yōu)點(diǎn)。又具有水力性能好，流道順楊，裝置效率高等特點(diǎn)而得到普 遍的推廣。
[0003] 全貫流潛水電累，是將累葉輪置于=相交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)圓，由定子繞組 產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)直接通過(guò)電磁場(chǎng)的能量轉(zhuǎn)換，將驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能傳遞給置于轉(zhuǎn)子內(nèi) 圓的軸流累葉片，使葉片旋轉(zhuǎn)累水。由于全貫流潛水電累的葉輪裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)圓，轉(zhuǎn)子在 水中的旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生較大的水摩擦損耗Pfw，運(yùn)一損耗約為電機(jī)額定功率的12~13%。而對(duì) 傳統(tǒng)干式電機(jī)Pfw是在空氣介質(zhì)中形成的風(fēng)扇通風(fēng)損耗和推力軸承損耗，只占電機(jī)額定功 率的3~3. 5%。運(yùn)會(huì)導(dǎo)致全貫流潛水電機(jī)比傳統(tǒng)電機(jī)效率低10~12%，也是早期全貫流 潛水軸流累不能得到推廣的重要因素。在能源供應(yīng)日趨緊張的今天，提高電機(jī)效率使機(jī)組 能高效運(yùn)行具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 H、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于W上【背景技術(shù)】，為了節(jié)能降耗，大力發(fā)展高效的全貫流潛水電累，本發(fā)明的目 的在于提出一種高效全貫流潛水電累及其使用方法。 陽(yáng)〇化]一種高效全貫流潛水電累，包括電累，所述電累內(nèi)設(shè)置有濕定子充水式電機(jī)；
[0006] 所述濕定子充水式電機(jī)內(nèi)設(shè)置有累葉輪，所述濕定子充水式電機(jī)內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)子；
[0007] 所述累葉輪與轉(zhuǎn)子固定連接。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：全貫流潛水電累的機(jī)組效率=電 機(jī)效率X水累效率X流道效率，因?yàn)殡姍C(jī)提高效率在運(yùn)用中基本保持不變，因此提高全 貫流潛水電累機(jī)組效率主要是通過(guò)改變降低轉(zhuǎn)速減小電機(jī)的水摩擦損耗Pfw提高電機(jī)效 率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于全貫流潛水電累的轉(zhuǎn)子在水中旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生很大的水摩擦損耗Pfw，根據(jù)水 摩擦損失的計(jì)算公式：
1kf式中：D-全貫流潛水軸流累的 轉(zhuǎn)子外圓直徑mm，1 一全貫流潛水軸流累的轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度mm，n-全貫流潛水軸流累的轉(zhuǎn)速r/min，K-半經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，與介質(zhì)水的粘度、光潔度、氣隙的大小及同屯、度有關(guān)。
[0009] 從上式可W看出水摩擦損耗？:"與轉(zhuǎn)速的3次方成正比，因此要降低水摩損耗，必 須從降低轉(zhuǎn)速著手，同時(shí)結(jié)合水累性能統(tǒng)籌進(jìn)行W保證客戶需要即揚(yáng)程H、流量Q滿足用戶 要求的前提下，降低轉(zhuǎn)速達(dá)到降低水摩損耗提高電機(jī)效率的目的。
[0010] 通過(guò)上述分析，一種改變轉(zhuǎn)速及比轉(zhuǎn)速滿足參數(shù)要求提高全貫流潛水電累機(jī)組效 率的方法主要包括W下步驟：
[0011] ①改變降低電機(jī)一檔轉(zhuǎn)速；常用的轉(zhuǎn)速單位：r/min為2950、1450、980、735、590、 495、365、295、245、196、148
[0012] ②按照用戶需要的流量Q和揚(yáng)程H，確定降速后的比轉(zhuǎn)速心根據(jù)比轉(zhuǎn)速的公式
，電機(jī)降速后比轉(zhuǎn)速也隨之下降，
[0013] ③按照降低后的轉(zhuǎn)速進(jìn)行重新選型，用新葉輪直徑〇2按累的相似定律重新選累或 設(shè)計(jì)新累水力模型是現(xiàn)有的模型，選型完后繪制特性曲線。選型時(shí)需調(diào)整葉輪直徑〇2,調(diào)整 后新選的累型應(yīng)滿足額定點(diǎn)盡量在高效區(qū)或接近高效區(qū)。改變轉(zhuǎn)速后累的n。要比常規(guī)累 的而二420~480?。?br>[0014] ④按潛水電機(jī)水摩擦損耗Pb的計(jì)算公式，計(jì)算在改變轉(zhuǎn)速或nD后的水摩擦損耗 Pb及電機(jī)效率提高的百分比，從而得出全貫流潛水電累機(jī)組效率提高的百分比。
[0015] 本發(fā)明專利的有益效果是，與現(xiàn)有的按常規(guī)選型的全貫流潛水電累相比，在滿足 同樣的流量Q和揚(yáng)程H的情況下，全貫流潛水電累的機(jī)組運(yùn)行效率得到了明顯的提高，降低 了能耗，節(jié)約了能源。 四、
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明專利中的全貫流潛水電累功率流程圖。 陽(yáng)017] 其中：Pi為潛水電累從電網(wǎng)中取得的功率；Pm為潛水電機(jī)的輸出電磁功率；P2為潛 水電機(jī)主軸輸出的機(jī)械功率；Pw為潛水電累的輸出功率；Peui為潛水電機(jī)的定子繞組損耗；Pp。為定子娃鋼片中的磁滯滿流損耗；Peu2為鼠籠轉(zhuǎn)子的歐姆損耗；P。為電機(jī)的雜散損耗； PJ%水摩擦損耗；P為累的水力損耗；PW為流道損耗 陽(yáng)01引圖2是本發(fā)明專利中的全貫流潛水電累結(jié)構(gòu)圖。
[0019] 圖3是本發(fā)明專利實(shí)例中改變轉(zhuǎn)速及比轉(zhuǎn)速前的綜合特性曲線。
[0020] 圖4是本發(fā)明專利實(shí)例中改變轉(zhuǎn)速及比轉(zhuǎn)速前的性能參數(shù)表。
[0021] 圖5是本發(fā)明專利實(shí)例中改變轉(zhuǎn)速及比轉(zhuǎn)速后的綜合特性曲線。
[0022] 圖6是本發(fā)明專利實(shí)例中改變轉(zhuǎn)速及比轉(zhuǎn)速后的性能參數(shù)表。 五、
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明專利的【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說(shuō)明
[0024] 如附圖2所示一種高效全貫流潛水電累，包括電累1，所述電累1內(nèi)設(shè)置有濕定子 充水式電機(jī)2;
[00巧]所述濕定子充水式電機(jī)2內(nèi)設(shè)置有累葉輪3,所述濕定子充水式電機(jī)2內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn) 子4; 陽(yáng)0%] 所述累葉輪3與轉(zhuǎn)子4固定連接。
[0027]結(jié)合附圖1，全貫流潛水電累機(jī)組效率主要包括電機(jī)效率nm、水累效率n。和 流道效率niD，提高全貫流潛水電累機(jī)組效率的關(guān)鍵在于提高電機(jī)效率nm，其方法主要是 通過(guò)改變降低轉(zhuǎn)速減小電機(jī)的水摩擦損耗Pf?提高電機(jī)效率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0028] 某累站方案設(shè)計(jì)，累站設(shè)計(jì)總流量為18m3/s，共分4臺(tái)，每臺(tái)額定流量為4. 5m3/s， 額定揚(yáng)程為4. 94m，原選型為1200QGWZ-125T全貫流潛水電累，葉輪直徑為0 1000mm，其配 套電機(jī)為350KW，12P，其具體參數(shù)見后表。
[0029] 現(xiàn)要減小水摩擦提高電機(jī)效率從而提高累站的機(jī)組運(yùn)行效率，具體操作步驟如 下：
[0030] ①改變降低電機(jī)一檔轉(zhuǎn)速：原電機(jī)轉(zhuǎn)速為495r/min，現(xiàn)降為365r/min，為16P電 機(jī)；
[0031] ②按照用戶需要的流量Q和揚(yáng)程H，確定降速后的比轉(zhuǎn)速rv額定點(diǎn)流量為4. 5m^ S，額定點(diǎn)揚(yáng)程為4. 94m，降速后的比轉(zhuǎn)速
，取比 轉(zhuǎn)速為850 ;
[0032] ③按照降低后的轉(zhuǎn)速進(jìn)行重新選型，并繪制特性曲線：根據(jù)365r/min的轉(zhuǎn)速用現(xiàn) 有的水力模型進(jìn)行新累設(shè)計(jì)，使額定點(diǎn)在高效區(qū)，確定新的葉輪直徑〇2為0 1100mm，選型完 成后繪制特性曲線，見圖4;
[0033] ④計(jì)算在改變轉(zhuǎn)速或nD后的水摩擦損耗Pf"2及電機(jī)效率提高的比例，從而得出全 貫流潛水電累機(jī)組效率提高的百分比。其具體參數(shù)及計(jì)算見下表：
[0034]
[0035]可見，采取改變轉(zhuǎn)速及比轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)方法，可降低水摩損耗3%~5%左右，機(jī)組 效率提高3%~5%左右。通過(guò)圖3和圖4的綜合特性曲線及性能參數(shù)表可W看出在全貫 流潛水電累機(jī)組效率提高的同時(shí)能滿足累站基本參數(shù)Q= 4. 5mVs，揚(yáng)程H= 4. 94m的要 求。
[0036] 該發(fā)明專利提高水累機(jī)組效率的方法可廣泛應(yīng)用于全貫流累的各個(gè)規(guī)格型號(hào)，是 在理論與實(shí)踐相結(jié)合的條件下不斷探索，引用新技術(shù)，尋找合理、經(jīng)濟(jì)的節(jié)能措施，即利用 改變轉(zhuǎn)速和比轉(zhuǎn)速?gòu)亩岣呷灹麟娎鄣臋C(jī)組運(yùn)行效率，保證累的基本參數(shù)的前提下節(jié)能 效果顯著，完全符合國(guó)家大力提倡發(fā)節(jié)展能減耗產(chǎn)品的政策導(dǎo)向，值得大力推廣，代表W后 全貫流潛水電累的發(fā)展方向。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高效全貫流潛水電栗，包括電栗（1)，其特征在于：所述電栗（1)內(nèi)設(shè)置有濕定 子充水式電機(jī)（2); 所述濕定子充水式電機(jī)（2)內(nèi)設(shè)置有栗葉輪（3)，所述濕定子充水式電機(jī)（2)內(nèi)設(shè)置有 轉(zhuǎn)子（4); 所述栗葉輪（3)與轉(zhuǎn)子（4)固定連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效全貫流潛水電栗，其特征在于：所述栗葉輪（3)與 轉(zhuǎn)子（4)通過(guò)焊接固定形成一個(gè)整體。3. -種高效全貫流潛水電栗的使用方法，其特征在于：所述使用方法為一種改變轉(zhuǎn)速 及比轉(zhuǎn)速滿足參數(shù)要求提高全貫流潛水電栗機(jī)組效率的方法，具體步驟如下： ①改變（降低）電機(jī)一檔轉(zhuǎn)速；沒(méi)H日召田A需要的流量Q和揚(yáng)程H，確定降速后的比轉(zhuǎn)速ns。根據(jù)比轉(zhuǎn)速的公式 電機(jī)降速后比轉(zhuǎn)速也隨之下降； 切按照陣低后的轉(zhuǎn)速進(jìn)行重新選型，用新葉輪直徑D2按栗的相似定律重新選栗或設(shè)計(jì) 新栗（水力模型是現(xiàn)有的模型），選型完后繪制特性曲線。選型時(shí)需調(diào)整葉輪直徑D2，調(diào)整 后新選的栗型應(yīng)滿足額定點(diǎn)盡量在高效區(qū)或接近高效區(qū)（改變轉(zhuǎn)速后栗的nD要比常規(guī)栗 的nD= (420 ~480)小）； ④按潛水電機(jī)水摩擦損耗Pfw的計(jì)算公式，計(jì)算在改變轉(zhuǎn)速（或nD)后的水摩擦損耗Pfw 及電機(jī)效率提高的百分比，從而得出全貫流潛水電栗機(jī)組效率提高的百分比。
【專利摘要】一種高效全貫流潛水電泵，包括電泵(1)，其特征在于：所述電泵(1)內(nèi)設(shè)置有濕定子充水式電機(jī)(2)；所述泵葉輪(3)與轉(zhuǎn)子(4)通過(guò)焊接固定形成一個(gè)整體。所述使用方法為一種改變轉(zhuǎn)速及比轉(zhuǎn)速滿足參數(shù)要求提高全貫流潛水電泵機(jī)組效率的方法。本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有的按常規(guī)選型的全貫流潛水電泵相比，在滿足同樣的流量Q和揚(yáng)程H的情況下，全貫流潛水電泵的機(jī)組運(yùn)行效率得到了明顯的提高，降低了能耗，節(jié)約了能源。
【IPC分類】F04D13/08
【公開號(hào)】CN105114332
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510480898
【發(fā)明人】馬恩成, 柴秀發(fā), 葉麗珍, 耿少杰, 孫巖巖, 鄧悌康
【申請(qǐng)人】天津甘泉集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月3日