CN110725800A - 一种泵的电机散热及转速自动调节方法 - Google Patents

一种泵的电机散热及转速自动调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种泵的电机散热及转速自动调节方法。泵在不同工况下效率相差较大。本发明将散热水管呈螺旋状绕置在定子上，进水管连接散热水管一端，散热水管另一端连接出水管，出水管伸入叶轮的壳体内；电机的转子经轴带动叶轮旋转产生负压，将水从进水管抽入散热水管中，水在散热水管中流动时带走定子上的热量；从散热水管出来的水由出水管进入叶轮的壳体内，并由叶轮输出；水流流过出水管或进水管时，流速测量装置测出水流流速并反馈到控制中心，控制中心计算得到叶轮进口流量，并根据存储的最佳转速与流量关系，对电机转速进行控制。本发明使泵保持在高效工作点运行，能够有效节约能量，并延长泵的使用寿命。

Description

一种泵的电机散热及转速自动调节方法
技术领域
本发明属于流体机械领域，涉及长时间在复杂工况下工作的泵，以及运行过程中电机产热量过大的泵，具体涉及一种泵的电机散热及转速自动调节方法。
背景技术
泵是一种常用的能量转换装置，广泛的运用在农业、工业、航空以及军事等领域。与此同时，离心泵的运行带来了巨大的能源消耗，约占全国耗电量的20％。因此使泵保持在高效的工作点运行，对资源的节约有巨大的促进作用，利于国民经济的发展与环境的保护。
由于泵的工作环境复杂，泵的进水口流量往往不能够保持一致。而长时间处于低工况下工作的泵，容易造成泵叶轮结构的破坏，降低泵的使用寿命；且低工况下泵的效率极低，增大能量的损耗。而目前并未有较好的办法使泵长时间处在高效的工作点运行，因此研究泵长时间处于高效工作点工作对节约能源具有重大意义。同时，长时间工作的泵，其电机的转子由于始终保持在高转速下工作，转子与定子之间由于摩擦的作用会产生大量的热，其最高温度可超过150℃。过高的温度往往会导致电机的异常，如突然停机影响泵的正常工作；甚至在极端情况下，会烧毁电机，造成重大的安全事故。而现有技术对电机散热的方式有限：一是在电机的尾部安装风扇，通过风扇的转动加强空气对流来排除电机内的热量；二是增设电机外壳的铁栅栏，增加与空气的接触面积，增强热传递。但是两种方法对电机的散热能力有限，效率较低。因此研究泵电机的散热对泵的安全运行具有深刻的意义。
转速是泵工作的基本参数之一，通过改变转速对泵的运行具有重大影响。邵杰等学者通过对离心泵叶轮变转速工况的内部测量，发现处于变转速的恒定区段时，泵内流场基本不变(参见邵杰，刘树红，吴玉林等于2011年在水泵技术期刊上发表的论文“离心泵叶轮变转速工况的内部流动测量”)；赵万勇等学者通过数值模拟研究了转速变化对离心泵性能的影响，得到转速在一定范围内变化时，泵的效率下降很小(参见赵万勇，马鹏飞，白双宝等于2012年在兰州理工大学学报发表的论文“转速变化对离心泵性能影响的数值模拟”)；马鹏飞通过实验研究了泵的调速调节，发现调速调节具有良好的节能效果，当0.6Qd下运行时节能率可达74.58％(参见马鹏飞于2011年在兰州理工大学发表的论文“转速变化对离心泵性能影响的数值模拟研究及调速调节节能分析”)。根据之前学者对泵在不同转速下内外特性的研究，发现通过调节泵转速使泵保持在高效工作点运行具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对泵在不同工况下效率相差较大的问题，提供一种泵的电机散热及转速自动调节方法，通过调整电机转速使泵保持在高效率的工作点运行，并通过水冷的方式对产热量过大的电机进行冷却。
本发明一种泵的电机散热及转速自动调节方法，具体如下：
将散热水管呈螺旋状绕置在定子上，将进水管的进水端置于水源中，进水管的出水端连接散热水管一端，散热水管另一端连接出水管的进水端，出水管的出水端伸入叶轮的壳体内；电机的转子运转，经轴带动叶轮旋转产生负压，将水从进水管抽入散热水管中，水在散热水管中流动时带走定子上的热量；从散热水管出来的水由出水管进入叶轮的壳体内，并由叶轮输出。由于在出水管或进水管处设有流速测量装置，水流流过出水管或进水管时，流速测量装置测出水流流速并反馈到控制中心，控制中心计算得到叶轮进口流量，并根据存储的最佳转速与流量关系，对电机转速进行控制，如果泵处于最佳转速与流量关系工作点则保持该电机转速运行；如果不在最佳转速与流量关系工作点，则通过插值法计算出该流量下的最佳转速，进而将电机的转速调整成最佳转速。
所述进水管的进水端和出水管的出水端均设置在靠近叶轮位置处。
所述的水源由水池提供。
所述的流速测量装置为文丘里管，水流流过出水管或进水管时，由于流道减小，流速增加，静压减小，根据质量方程和伯努利方程求得出水管或进水管中的流速。
所述散热水管的材料为金属。
所述的水源替换为冷却液。
本发明具有的有益效果：
本发明利用泵运行时叶轮进口成负压状态，对水流具有吸力作用，增设了散热水管和流速测量装置；散热水管能够对高速运行的泵电机进行降温，防止由于温度过高烧毁电机；流速测量装置能对来流的液体测速，得到泵运行时泵叶轮进口流量，然后根据泵最佳转速与流量特性关系，对转速进行调整，使泵保持在高效工作点运行，能够有效节约能量，并延长泵的使用寿命。
附图说明
图1为现有泵中电机的外形图；
图2为现有泵中电机的剖视图；
图3为现有泵的核心部件示意图；
图4为本发明泵的核心部件示意图；
图5为本发明中进水管、散热水管和出水管的分布图；
图6本发明中流速测量装置的示意图；
图中：1、风机外壳，2、风扇，3、定子，4、转子，5、轴，6、法兰架，7、卧室机座，8、散热水管，9、流速测量装置，10、叶轮，11、出水管，12、控制中心。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细的描述。
如图1是现有泵中电机的外观图，电机外壳固定有一排排铁栅栏，能够增大与空气的接触面积，增大散热作用。图2为现有泵中电机的剖视图，轴5通过轴承支承在电机的外壳内，一端与电机的转子4和风扇2固定，另一端与叶轮10固定；电机的定子3套在电机的转子外，并与电机的外壳固定；当电机运行时，风扇2随之转动，增大电机内部的空气流动，加快散热，但是两种方法的散热效率较低，对电机的散热有限。如图3所示为将电机外壳、卧室机座7(用于固定电机外壳)、法兰架6(用于对支承轴5的轴承进行轴向定位，并用于连接泵的外壳和电机外壳)、泵的外壳、风机外壳1、风扇2等去掉，剩下定子3、转子4、叶轮10和连接的轴5。
本发明一种泵的电机散热及转速自动调节方法，具体如下：
在现有泵结构的基础上，增加散热水管8、流速测量装置9、出水管和进水管，如图4所示，将散热水管8呈螺旋状绕置在定子3上；如图5所示，将进水管的进水端置于水池中，进水管的出水端连接散热水管8一端，散热水管8另一端连接出水管11的进水端，出水管的出水端伸入叶轮10的壳体内；当电机的转子3高速运行时，经轴5带动叶轮10高速旋转，定子4与转子3之间由于摩擦产生大量的热，本发明由于安置了散热水管，且叶轮10高速旋转产生负压，将水从进水管抽入散热水管8中，水在散热水管8中流动时能够带走定子4大量的热量，有效对电机散热；从散热水管8出来的水由出水管进入叶轮10的壳体内，并由叶轮10输出。出水管处设有流速测量装置9，如图4所示，本实施例中流速测量装置9的核心是采用文丘里管,也可采用其他的测速方法，具体可以结合实际情况做出改变。
如图6所示，水流从左到右，由于流道突然减小(流道的横截面积由A1减小为A2)，流速增加(流速由V1增大为V2)，静压减小(静压由P1减小为P2)，根据质量方程和伯努利方程可以求得出水管中的流速。因为出水管中的流速与叶轮进口的压力有关，而叶轮进口的压力与进口的流量有关，所以将出水管的流速反馈到控制中心12，控制中心12可以计算得到叶轮进口流量，并根据存储的最佳转速与流量关系，对电机转速进行控制，如果泵处于最佳转速与流量关系工作点则保持该电机转速运行；如果不在最佳转速与流量关系工作点，则通过插值法计算出该流量下的最佳转速，进而将电机的转速调整成最佳转速，使泵保持在高效工作点运行。如此长时间工作下去，电机的转速会一直随流量的变化而改变，使泵一直在高效工作点运行。
以上所述仅为本发明的较优选实施例，并不限制本发明，对于任何领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型，但不应脱离本发明的精神和范围。凡在本发明的精神范畴和原则上，所做出的任何修改，等同替换，变化等，均应包括在本发明的保护范畴内。

Claims (6)

1.一种泵的电机散热及转速自动调节方法，其特征在于：该方法具体如下：将散热水管呈螺旋状绕置在定子上，将进水管的进水端置于水源中，进水管的出水端连接散热水管一端，散热水管另一端连接出水管的进水端，出水管的出水端伸入叶轮的壳体内；电机的转子运转，经轴带动叶轮旋转产生负压，将水从进水管抽入散热水管中，水在散热水管中流动时带走定子上的热量；从散热水管出来的水由出水管进入叶轮的壳体内，并由叶轮输出；由于在出水管或进水管处设有流速测量装置，水流流过出水管或进水管时，流速测量装置测出水流流速并反馈到控制中心，控制中心计算得到叶轮进口流量，并根据存储的最佳转速与流量关系，对电机转速进行控制，如果泵处于最佳转速与流量关系工作点则保持该电机转速运行；如果不在最佳转速与流量关系工作点，则通过插值法计算出该流量下的最佳转速，进而将电机的转速调整成最佳转速。
2.根据权利要求1所述一种泵的电机散热及转速自动调节方法，其特征在于：所述进水管的进水端和出水管的出水端均设置在靠近叶轮位置处。
3.根据权利要求1所述一种泵的电机散热及转速自动调节方法，其特征在于：所述的水源由水池提供。
4.根据权利要求1所述一种泵的电机散热及转速自动调节方法，其特征在于：所述的流速测量装置为文丘里管，水流流过出水管或进水管时，由于流道减小，流速增加，静压减小，根据质量方程和伯努利方程求得出水管或进水管中的流速。
5.根据权利要求1所述一种泵的电机散热及转速自动调节方法，其特征在于：所述散热水管的材料为金属。
6.根据权利要求1至5中任一项所述一种泵的电机散热及转速自动调节方法，其特征在于：所述的水源替换为冷却液。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204783722U (zh) * 2015-07-28 2015-11-18 山东圣凯节能投资有限公司 一种水冷节能水泵
WO2015197467A1 (de) * 2014-06-24 2015-12-30 Sterling Industry Consult Gmbh Seitenkanalpumpe
CN205744492U (zh) * 2016-06-13 2016-11-30 天津绿美科技有限公司 一种绿色节能的环保水泵
CN207368779U (zh) * 2017-10-30 2018-05-15 深圳市大富科技股份有限公司 电机及电机组件
CN207393500U (zh) * 2017-07-03 2018-05-22 江苏液泉泵阀制造有限公司 一种离心泵检测用平台
CN207906130U (zh) * 2018-01-23 2018-09-25 中国东方电气集团有限公司 一种轴流风机测试***
CN108678969A (zh) * 2018-06-25 2018-10-19 杭州新亚低温科技有限公司 一种适用于高真空环境的潜液式管路型低温泵
CN208417077U (zh) * 2018-07-17 2019-01-22 漳州市广通机电设备有限公司 一种变频水泵
CN109768637A (zh) * 2018-12-15 2019-05-17 宁德时代电机科技有限公司 外置矩形散热水管和机壳注导热胶的低温升永磁驱动电机
CN209375372U (zh) * 2018-09-19 2019-09-10 江苏臻玏电气有限公司 一种拉丝机传动专用电机
CN209483619U (zh) * 2018-11-20 2019-10-11 衢州学院 新型电动机直联泵

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015197467A1 (de) * 2014-06-24 2015-12-30 Sterling Industry Consult Gmbh Seitenkanalpumpe
CN204783722U (zh) * 2015-07-28 2015-11-18 山东圣凯节能投资有限公司 一种水冷节能水泵
CN205744492U (zh) * 2016-06-13 2016-11-30 天津绿美科技有限公司 一种绿色节能的环保水泵
CN207393500U (zh) * 2017-07-03 2018-05-22 江苏液泉泵阀制造有限公司 一种离心泵检测用平台
CN207368779U (zh) * 2017-10-30 2018-05-15 深圳市大富科技股份有限公司 电机及电机组件
CN207906130U (zh) * 2018-01-23 2018-09-25 中国东方电气集团有限公司 一种轴流风机测试***
CN108678969A (zh) * 2018-06-25 2018-10-19 杭州新亚低温科技有限公司 一种适用于高真空环境的潜液式管路型低温泵
CN208417077U (zh) * 2018-07-17 2019-01-22 漳州市广通机电设备有限公司 一种变频水泵
CN209375372U (zh) * 2018-09-19 2019-09-10 江苏臻玏电气有限公司 一种拉丝机传动专用电机
CN209483619U (zh) * 2018-11-20 2019-10-11 衢州学院 新型电动机直联泵
CN109768637A (zh) * 2018-12-15 2019-05-17 宁德时代电机科技有限公司 外置矩形散热水管和机壳注导热胶的低温升永磁驱动电机

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