跟着潜水技巧的进取，潜水电泵也朝着大型化继续进展，兆瓦级潜水电泵曾经被越来越广泛得用于多个工程项目中。在兆瓦级潜水电泵的进展历程中，水泵口径越来越大，其转速越来越低。

为了防止过大的电动机体积对导叶出口流态的影响，同时也能升高电动机的效率和功率因数，兆瓦级潜水电泵配套的大功率电动机均采取较少极数的高转速电动机，经过行星齿轮加速机来实行水泵请求的低转速，如此做的首要益处囊括：

1）较小体积的电动机使得与水泵毗邻的导叶体尺寸变小，出口散布角变小，显然改正水力本能，升高了水力效率。

2）高转速电动机的效率和功率因数值显然高于低转速电动机，节能成就显然。

3）现在操纵较多的行星齿轮加速机的级数为单级，传动效率高，个别不低于98%。

因而，兆瓦级潜水的电泵的进展与行星齿轮加速机的进展密不行分。由于潜水电泵本身布局的请求，行星齿轮加速机全数的齿轮囊括太阳轮、行星轮以及齿圈全数处于一个相对紧闭的箱体内部。加速机做事时，一齐的齿轮在啮合时防止不了产朝气器争持而构成热量，假设这些热量不能被光滑油或其余介质准时带走，将使加速机箱体内囊括光滑油的温度越来越高，严峻时将会影响加速机的平常运转，构成不需求的损失。

为灵验地升高加速机的热均衡温度，在不改观向来设施布局的根本上，经过在油室内增长轴流式搅拌轮，合适升高油室内黏性流体及与水泵抽送水的热交流速率，以到达升高热均衡温度的宗旨。

行星齿轮加速机位于电动机和水力部件之间，其影响便是取得水力部件叶轮所需求的转速。行星加速机外壳与运输的介耿直接来往，太阳轮、行星轮、行星架以及齿圈等齿轮传动部件位于箱体内部，用齿轮油光滑。关于必定速比的加速机，不同的厂家，由于在缔造工艺、布局打算、加工精度和零件材料等方面会存在差别，使得加速机在温升、噪声和外表品质等方面也会有差别。由于加速机和水泵同样，需求潜入水中运转，如此加速机即被打算在一个紧闭的空间里，齿轮在啮合时彼此争持构成的热量若不能准时分散，会致使加速机油室温度越来越高，直至均衡温度。设施运转测试现场如图1所示。

图1设施运转测试现场

图2为某品牌行星齿轮加速机温升弧线。为了合适升高热均衡温度49.8℃，除了优化打算正当的加速机与箱体的撑持布局、合适增长加速机油室内部的吸热面和箱体外部的散热面、安排一天命量的吸热筋外，假设能够让加速机油室内部的光滑油能够构成一个自轮回通道，准时将加速机齿轮或轴承构成的热量与箱体外的水举办热交流，进而灵验地升高油室的温升。

图2加速机油室温升弧线

CFD数值模仿

在油室内增长轴流式搅拌轮，让光滑油在油室内构成必定的轴向轮回速率，让加速机内的高温光滑油与加速机下部的低温光滑油在油室内神速举办热交流。

1.水力模子

欺诈UG10.0软件对仿真谋划地区举办1:1三维建模，水力模子如图3所示。个中世轮数Z1=2，隔热筋数Z2=12，为防止轴流式搅拌轮在黏性流体里转动时构成的热量，贯串水泵打算转速请求，轴向搅拌轮直径选为mm。

图3水力模子

2.数值谋划

基于STAR-CCM+虚构仿真平台，采取多面体网格和界线棱柱层网格的搀杂网格区分方法，对水力模子的关键部件（叶轮）举办部分网格加密处分。

将叶轮地区设为转动域，以Z轴为转动轴，转速r=r/min，采取动静接壤面将其与油室水体举办毗邻。做事流态为别离流起伏，把持方程采用N—e方程，并采取k—e湍流模子举办全流场数值模仿，详细谋划参数见表1。

表1谋划参数筛选

对该计划举办模仿谋划，轴向流场谋划成效如图5所示。叶轮做事面光滑油的流速约为1.6～2m/s，经CFD模仿谋划，耗损的功率约为0.85kW。在油室内部构成较好的内轮回流态，可实行将加速机构成的高温光滑油准时带到与抽送水来往的导叶体外周，与抽送的轮回水举办热交流，起到很好的降温成就。

a）轴向流场图

b）径向流场图

图5轴流搅拌轮在高黏度介质内的流场图

测试台测试

外特点实验经过HQBX-50型水泵真机测试，行星齿轮加速机速比i=3.68，输入端参数：电动机额定输出功率1MW，电动机额定转速r/min；输出端参数：水泵叶轮转速r/min。测试处境温度18.5℃。

本质测试工夫用时5h15min，加速机均衡温度维持在41.8℃，即加速机的热均衡温度下落了8.1℃，降温成就显然，如图6所示。

图6加速机油室温升弧线

结语

欺诈谋划流膂力学CFD技巧对油室内部流场举办了精确展望，并经过外特点实验，考证了在加速机油室内部增长轴向搅拌轮，能灵验地升高加速机的热均衡温度，对处分该畛域的工程本质题目有必定的提拔意义和参考价格。

以上节选自《通用机器》第5期

兆瓦级潜水电泵加速机油室散热题目实验钻研

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