高温高压磁力泵的研究

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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。近年来随着大型计算机技术的发展,国内外学者对磁力泵的研究取得了一些理论研究成果,但是对于实际生产中用于输送高温高压介质的磁力泵,由于受到磁性材料的限制,使磁力泵的发展受到了严重的限制。   对于磁力泵在高温条件下易退磁的问题,国内外很多研究人员都是采用异步感应电机的原理,来设计感应式磁性联轴器,但是由于内磁采用的是非磁性材料,所以其传递的功率受到了很大的限制,针对这个问题本文采用传统的组合推拉式磁路,设计了极限工作温度不超过350℃磁性联轴器,采用新的电磁耦合法对设计的磁性联轴器进行模拟计算,以往的模拟计算都是建立在忽略端部效应的基础上,采用是二维平面模型来计算磁转子所传递的转矩,笔者采用三维模型计算了高温下磁性联轴器的磁转矩,并分析了由于端部损失造成的扭矩值损失值;另外本文对高温高压磁力泵的内部流场作了分析,采用数值计算分析了高温高压磁力泵的轴向力。主要的研究内容如下:   (1)从磁性联轴器的理论分析出发,分析了采用组合推拉式磁路磁转矩的计算方法,并用经验公式法设计出了可用于高温环境的磁性联轴器,运用Excel编程快速确定了磁性联轴器的几何参数,并确定了隔离套的厚度。   (2)运用有限元分析确定了高温高压磁力泵磁性联轴器的最佳磁极对数,并对传统的二维磁场模型进行了求解分析,在二维磁场模型的基础上对磁性联轴器建立了三维计算模型,对比发现由于端部效应造成的高温高压磁力泵磁性联轴器磁转矩比二维模拟计算值少了21.92%。从数值模拟计算的结果出发,理论上推导出了由于端部漏磁而损失的转矩值和损失的功率值。   (3)从磁性联轴器产生涡流损失的机理出发,分析了隔离套的涡流场,为设计合理的冷却流道和冷却流量的确定,提供了参考。   (4)对高温高压磁力泵进行了水力设计,采用当前主流的流场分析软件CFX对高温高压磁力泵的内部流场进行了求解分析,对比分析了常温常压水与高温热油的性能曲线。   (5)从传统泵轴向力计算理论出发,运用数值计算分析了高温高压磁力泵轴向力计算的方法,并求解出了泵腔内液体和内磁转子表面层液体的角速度分布。
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