淺析高功率密度輕量化應(yīng)急搶險排水泵設(shè)計

周應(yīng)來，陳興，代莉 ，唐欣怡，李志鵬

（1.湖南省應(yīng)急排水搶險設(shè)備工程技術(shù)研究中心；2.長沙迪沃機械科技有限公司；3.長沙理工大學(xué)，湖南 長沙 410000）

由于應(yīng)急排水環(huán)境限制，移動應(yīng)急搶險排水泵產(chǎn)品要求外形尺寸小、重量輕、功率密度大，為此在吸收優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品特點，結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)，提出了電泵一體化設(shè)計的方案，開發(fā)具有競爭力的產(chǎn)品。

1 要求與設(shè)計

1.1 性能設(shè)計要求

根據(jù)市場調(diào)研提出設(shè)計要求：泵額定點流量700m3/h，泵額定點揚程10m，泵參考點流量800m3/h，泵參考點揚程8m,轉(zhuǎn)速3100r/min，功率30kW,電壓380V,口徑250mm.外形尺寸Φ270mm×600mm,重量≤34kg。

1.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

為適于應(yīng)急環(huán)境，產(chǎn)品設(shè)計要保證外形尺寸小、重量輕、功率密度大，采用電泵一體化設(shè)計，所設(shè)計產(chǎn)品總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 總體結(jié)構(gòu)

1.3 泵設(shè)計

采用高速低汽蝕優(yōu)秀水力模型，利用CFD模擬計算模型優(yōu)化設(shè)計的方法，通過加大水泵葉輪進口沖角和減少水泵進口阻力方式，達到增加水泵流量，提高水泵效率，減小水泵汽蝕的目的。

1.4 干式電機繞線封裝導(dǎo)熱設(shè)計

為解決電機繞組通過空氣熱傳導(dǎo)慢的問題，采用一種繞線封裝導(dǎo)熱的創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)，通過高導(dǎo)熱材料把電機繞組與機殼連接，使繞組產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至高導(dǎo)熱材料再通過機殼擴散到外界冷卻介質(zhì)，可大大的提高電機散熱能力，減小電機尺寸，節(jié)材減重。

1.5 強制引流冷卻設(shè)計

為進一步改良電機散熱能力，降低電機溫升，電機機殼采用流線型強制引流結(jié)構(gòu)形式，使電機機殼外表面冷卻介質(zhì)流動的更快，提升電機冷卻性能，減小電機尺寸，節(jié)材減重。……