Исследование скоростных режимов потоков жидкости вокруг электродвигателей погружных насосов

Аннотация

Водоснабжение и водоотведение относится к отраслям промышленности с интенсивным использованием насосного оборудования, доля электроэнергии, потребляемой насосами, составляет более 50% от общего энергопотребления. Поэтому вопрос повышения энергетической эффективности водоснабжения заключается, прежде всего, в рациональной эксплуатации насосного оборудования.   Одной из причин снижения технико-экономических показателей работы погружных насосных установок является выход из строя электродвигателей насосов из-за перегрева в процессе работы. В любом электрическом двигателе во время работы даже с самым высоким КПД часть подводимой электрической энергии идет на нагрев, чтобы двигатели не перегревались и не выходили из строя их нужно охлаждать .Двигатели для скважинных насосов в отличие от поверхностных имеют иную конструкцию, и у них нет вентилятора , но их во время эксплуатации тоже необходимо охлаждать. Но для того, чтобы двигатель нормально охлаждался, вокруг него должна быть определена необходимая скорость потока жидкости. Эту скорость можно обеспечить при помощи охлаждающих кожухов. Особенно актуален этот вопрос, когда погружные насосы используются для подачи воды из емкостей, цистерн или открытых водоемов, где применение охлаждающих кожухов обязательно. Заводы производители погружных насосов в технических характеристиках указывают минимально допустимую скорость жидкости для охлаждения корпуса электродвигателя. Если скорость обтекания электродвигателя насосов меньше, чем указано в технических характеристиках на оборудования, то необходимо определять минимально допустимую скорость потока жидкости вокруг двигателя насоса. В этой связи обоснование и развитие методов исследования и расчета параметров потока жидкости вокруг двигателя насоса, является актуальной научной и практической задачей, имеющей отраслевое значение. Вместе с тем , на современном этапе существующие методы и  два способа определения скорости потока жидкости вокруг двигателя погружного насоса: расчетный- при помощи аналитических формул и графический - при помощи графиков рациональных областей применения охлаждающих кожухов не обеспечивают достаточно полного решения задачи обеспечения турбулентного вихревого потока вдоль электродвигателя , препятствующего образованию отложений и обеспечивающего охлаждение двигателя независимо от вида образовавшихся отложений минералов, бактерий или металлов. В статье предлагается усовершенствованная методика моделирования потока жидкости вокруг корпуса электродвигателя погружного насоса с использованием программного комплекса SolidWorks, позволяющая решить задачу охлаждения двигателя путем обоснования конструктивных параметров охлаждающих кожухов. Целью работы является обеспечение условий устойчивого охлаждения двигателей насосных установок, при которых температура обмоток электродвигателя будет находится в допустимых пределах, что является основным моментом в долговечности работы погружных насосов. Для достижения поставленной цели решается задача разработки методики моделирования турбулентного вихревого потока жидкости вдоль электродвигателя погружного насоса и исследования конструктивных параметров охлаждающих кожухов. Методика исследования включала как численные методы моделирования, так и экспериментальные исследования. Полученные результаты позволили детально охарактеризовать поля скоростей жидкости вокруг насосного агрегата, выявить особенности гидродинамического поведения системы и определить параметры, влияющие на долговечность работы погружных насосных установок.