屏蔽泵能耗的研究

摘要

屏蔽泵是一种机电一体化产品，它与常规泵的根本区别就是电机与泵合二为一，用于输送对人体有害的(如剧毒、放射性)、易燃易爆及价格昂贵或其它具有腐蚀性的特殊液体。它具有绝对密封性、体积小、重量轻、高可靠性和经济性等特点。 屏蔽泵没有一般化工流程泵的轴封结构，因而又导致一系列需要解决的问题。由于屏蔽套的存在，增加了定子与转子之间的间隙；屏蔽套中存在涡流损失；同时转子在介质中转动，摩擦阻力也随着增加，这些都使得屏蔽电机比普通电机的效率要低。另外，屏蔽泵的叶轮口环间隙也较普通化工泵大，而且还要有一部分液体向屏蔽电机提供循环冷却，因此容积效率较低。总之，屏蔽泵的机组效率比相同参数的普通化工泵要低。所以，屏蔽泵的能耗问题成为屏蔽泵工程中急需解决的问题之一。 本文以江苏大学近期开发的PZA型化工屏蔽泵为例，结合工程上常用的屏蔽套总损失的计算式和液体摩擦损失的计算式，细致地分析了影响屏蔽泵功率损失的各种因素，并用有限元软件ANSYS对屏蔽电机内部磁场进行了模拟，进一步对这些设计参数进行了分析与优化，可为以后屏蔽泵的设计提供理论依据。 在冷却润滑回路的分析计算中，提出了一种新的计算方法，即将几种阻力元件简化为一个串并联混合的回路，利用类似计算电路中串并联回路的方法，计算出各个阻力元件的阻力降和总的循环扬程。同样以江苏大学近期开发的PZA型屏蔽泵为例，对比分析了其循环扬程的计算结果与实测结果，并验证了该简化方法的可行性。 通过理论分析可知屏蔽电机的效率比相同参数的普通异步电动机的效率要低。本文以相同额定功率的普通式异步电动机和屏蔽电机的空载实验数据为依据，对屏蔽电机效率较低的原因做了进一步分析。本文还将普通异步电动机功率损耗的计算式引入到屏蔽电机功率损耗的计算中去，导出计算屏蔽电机功率损耗的计算式，并以屏蔽电机的负载实验为依据，证明了所导出的计算式是合理的。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1屏蔽泵技术发展综述

1.2屏蔽泵的基本结构原理和特点

1.3屏蔽泵的主要技术

1.4本课题研究的主要内容和意义

1.5本章小结

第二章屏蔽泵能耗的分析与计算

2.1概述

2.2屏蔽电机能耗的分析与计算

2.2.1定子屏蔽套能耗的分析与计算

2.2.2转子屏蔽套能耗的分析与计算

2.2.3转子旋转的液体摩擦损耗的分析与计算

2.2.4冷却循环回路损失的计算

2.2.5屏蔽电机其它损失的计算

2.3屏蔽泵泵部分效率的计算

2.3.1机械损失

2.3.2水力损失

2.3.3容积损失

2.4屏蔽泵机组的总效率

2.5屏蔽电机转子的系列尺寸

2.6本章小结

第三章屏蔽电机(ANSYS)电磁场的数值模拟

3.1概述

3.2 ANSYS磁场分析

3.3屏蔽电机磁场模拟

3.3.1屏蔽电机的整体建模

3.3.2定子屏蔽套厚度的影响

3.3.3定子屏蔽套材料的影响

3.3.4铁心电阻率的影响

3.4本章小结

第四章实验数据分析

4.1普通电机与屏蔽电机的空载实验

4.1.1空载实验特性曲线

4.1.2普通式异步电动机与屏蔽电机的实验对比

4.2屏蔽电机负载时能耗损失的计算值与实测值的对比

4.3本章小结

第五章总结与展望

5.1研究结果与总结

5.2研究展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录：符号表