高速磁力泵能耗分析及关键技术研究

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磁力泵采用磁力传动,实现力矩的无接触传递,彻底解决机械传动泵轴封泄漏及其引起的污染问题。小流量高扬程磁力泵采用高转速设计,不仅可以有效减少泵的体积和重量,还能提高泵的效率。随着变频调速技术的应用和节能环保的需要,高速磁力泵在石油、化工行业具有广阔的应用前景。   本文结合某装备的实际需要,设计研制了高速磁力泵。主要研究工作有:   1、结合相关资料,对磁性联轴器的结构形式、磁路类型及矩角特性进行了分析,总结了磁转矩和隔离套涡流损失的经验计算。基于电磁场Maxwell方程组和有限元商业软件ANSYS对磁性联轴器的磁场、磁转矩、隔离套涡流损失及各参数对转矩值和隔离套涡流损失的影响进行数值分析。   2、结合以往经验,对高速磁力泵的水力设计进行总结。用计算流体动力学(CFD)工程软件,对不同工况下的高速磁力泵内部全流场速度、静压和总压分布进行定常分析。在设计工况下,对泵体出口总压和叶片进出口监测点的静压进行非定常分析。在高速磁力泵吸入口设置变位导流栅,分析其对泵进口液体的导流作用,降低泵必需汽蚀余量的原因。   3、对高速磁力泵的容积损失、过流部件的水力损失、内转子圆盘端面和圆柱面的摩擦损失进行了分析。对同一磁力泵隔离套分别用不同材料TC4和1Cr18Ni9Ti进行试验,得到涡流损失的数值,并与有限元数值分析结果进行比对。据全流场数值模拟的后处理数据,求解出高速磁力泵的容积损失、水力损失、内转子摩擦损失。并将模拟的扬程和效率曲线与试验曲线进行验证。   4、进行高速磁力泵的轴向力分析,结合全流场模拟数据,求解出不同工况下的轴向力大小;通过有限元分析,求解出隔离套的变形、应力和应变;对高速磁力泵的内流场进行了热分析,得到冷却液温度场的分布。
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