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冷却水泵设计

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474T冷却系统概念设计

目录

1概述

2 474T冷却系统分析与计算

2.1, 474T与474Q发动机主参数

2.2, 474T冷却系统设计

2.2.1 ，474Q冷却系统

2.2.2 ，474T冷却系统

2.3, 474T发动机冷却水泵参数计算1、概述

474T发动机的冷却系统的设计是参考现有的474Q发动机的冷却系统而进 行的设计的。474T发动机是在现有的474Q发动机基础上增加了增压器，故474T 的冷却系统需要重新设计开发。设计的重点是发动机的冷却水泵。

2、474T冷却系统分析

2.1 474T与474Q发动机主参数

参数 单位 474Q 474T

直列四缸 直列四缸

缸径义行程 mmXmm ① 74.8X85.2 ① 74.8X85.2

排量 cc 1497 1497

压缩比

10 9.5

最大功率/最大功率时转速 kW/rpm 77/6000 110/5500

最大扭矩/最大扭矩时转速 Nm/rpm 139/4000 210/2000

2.2 474T冷却系统设计

2.2.1 474Q冷却系统

474Q发动机采用强制性水冷方式进行冷却。水路循环如下：

冷却系统的小循环：水泵将冷却液输送到缸体水套，然后冷却液通过缸体水

套流到缸盖水套，再经过暖风机和节气门体通过旁通硬管回到水泵。

冷却系统的大循环：当冷却液的温度升高到节温器开启的温度时，节温器打

开，冷却液经水泵流向缸体水套，然后到缸盖水套流向散热器，再通过节温器

回到水泵，当冷却液流出缸盖水套时，其中一部分冷却液经过暖风机和节气门

体通过旁通硬管回到水泵。下面分别是小循环和大循环的示意图。 47例冷却索统小循环

散热器一节温器、水一水泵一缸盖水套一 缸盖水套

管/座^系^统

节气门体

翡物冷却系统大循环水温传感器

，水温传感器 2.2.2 474T冷却系统

474T发动机冷却系统循环水路

冷却系统小循环：水泵将冷却液泵到缸体水套，从缸体水套分成四部分，a.冷却

液经缸体水套到缸盖水套，然后从暖风机流回水泵入口； b.冷却液经缸体水套到 缸盖水套，然后从节气门体流回水泵入口； c.冷却液冷却液从缸体水套到增压器， 然后经暖风机回到水泵入口； d.冷却液冷却液从缸体水套到机油冷却器然后流 回水泵入口。

冷却系统大循环：当冷却液的温度升高到节温器开启的温度时，节温器打开，

冷却液经水泵流向缸体水套，从缸体水套分成五部分，a.冷却液经缸体水套到

缸盖水套，然后从散热器流向节温器，再经节温器流回水泵入口； b.冷却液经缸 体水套到缸盖水套，然后从暖风机流回水泵入口； c.冷却液经缸体水套到缸盖水 套，然后从节气门体流回水泵入口； d.冷却液冷却液从缸体水套到增压器，然后 经暖风机回到水泵入口； e.冷却液冷却液从缸体水套到机油冷却器然后流回水 泵入口。下面分别是474T的小循环和大循环的示意图。

47虹冷却索统小楣环 47聊冷却系统大循环

2.3 474T发动机冷却水泵参数计算

Q—冷却水吸收的热量(kW)

Q=q*P=0.55*110=60.5 kW

q—热量损失系数(q=0.55)

1)水泵吐出量V

V=Q/(p *c*A T)=2.47L/s=150L/min

p —水的密度(p =1kg/L)

c—水的比热(c=3.5kJ/ kg℃)

△ T—冷却水在内燃机中循环时的容许温升(6<4 1<10)取4T=7

2)水泵扬程H

根据资料统计汽车发动机冷却水泵扬程范围在13m(H2O)—25m(H2O)

参照474Q发动机冷却水泵扬程(90L/min,227 ± 22kPa),474T的扬程H为

150L/min,H=25m(H2O)

3)水泵转速np

「500*74/53.72 7600rpm 节温器、水管

座系统 水泵 一k缸体水套 ______ 缸缸盖水套 4）水泵外缘直径D2

D 〜100 xvH _ 100 x <25〜65mm

2 n 76oo mm

5）水泵叶片安装角度：

进口安装角的取值范围：12℃

叶片进口安装角0112℃。 1

出口安装角的取值范围：25℃

泵叶片出口安装角0 2=35℃。 2

6）叶片数Z

Z的取值一般在4—8，参照474Q型号的取值Z’ =6,取474T的水泵叶片数Z=6。

7）叶片厚度

参照474Q型号水泵叶片的厚度S,=1.6mm,取474T水泵的叶片厚度S=1.6mm。

8）水泵进口处水流速度y

S

n n \V 7600x.J2.47x 10-3 0

水泵比转速N _ ———_ ------------------- _ 34

q 3 3

H 4 254

VS = 3 . x, 2gH _ 0.087 x v 2x9.81 x 25 _ 1.93m/s

Vs 一般取1-2m/s,故 VS =1.93/s的要求范围内

5 _ K • \NT = 0.015x v34 _ 0.087

g重力加速度，9.81m/s2

K为常数范围为0.015—0.020，这里取0.015

9）叶轮进水孔半径

V

冗• （r 2 - r 2） _ -p

1 0 V

s

r一进水孔半径（m）

r：一叶轮轮毂半径（m）这里取rj0.0076m （与474Q叶轮轮毂半径相等） 泵水量Vp二—= n

V 2.47 x

10 -3 =2.906 x 10-3 （m3/s） 叶轮进水孔半径 r = : \ + r2 = . 2.906 x 10 3 + 0.00762 =23mm

1 " • V 0 3.14 x 1.93

1 S

10）进口处与出口处的叶片宽度b1

进水口径向进水速度 Cm1= （0.60-0.85）XVs=0.85X1.93=1.64m/s 小水泵取上限，本泵取值0.85

由公式C「 ----- L ------- |——> 进口处叶片宽度b =16mm

m1 2XK x r xb x^ 1 1

式中W 1一叶轮进口处的叶片排挤系数，取值范围0.75-0.88,小泵取小值，本泵

取 0.75

........... .. V ----------------- , 出口处的叶片宽度b2= % 2 15.5mm,参照474Q取b2=14mm

2 （兀D - —S-） C 2

2 sin p m2

2

11）水泵轴功率Pp

P = V H p g = 2.47 X 25 X 9.81 = 1 5 p1000 xn 1000 X 0.4 .

“一水泵效率，一般取0.2—0.6，取0.4

474T水泵设计参数

474Q水泵参数

参数 单位 数值

参数 单位 数值

水泵转速n

p rpm 7600 水泵转速n

p rpm 7600

流量（吐出量）V L/min 150 流量（吐出量）V L/min 91

扬程H m 25

扬程H m 23

叶轮外缘直径D

2 mm 65 叶轮外缘直径D

2 mm 56

叶轮进水口直径D

1 mm 46 叶轮进水口直径D

1 mm 36

进水口叶片宽度b

1 mm 16

进水口叶片宽度b1 mm 12.6

出水口叶片宽度b

2 mm 14

出水口叶片宽度b2 mm 11.3

叶片进口安装角 ℃ 12

叶片进口安装角 ℃ 10

叶片出口安装角 ℃ 35

叶片出口安装角 ℃ 35

叶片数 6

叶片数 6

叶轮厚度 mm 1.6

叶轮厚度 mm 1.6

水泵轴功率 kw 1.5

水泵轴功率 kw

紧密贴合 4 84QT5112

474Q—15117

尔/以ZZ1 4K3QT512。 474Q—15111 474QT5101

15. 7 । 0.

25 0.

3 E

7.吐出性能满足下点要求:

水泵转速 吐出压kP汽 吐出量L/min. ,水温C

3Morpni 56. 0 45

了600

rmi 227. 0 91

吐出压力-流量参考曲线（水温80C）

流量Q

L/min

6”片等分

12.

5.3

16.6 +0.3

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基于PLC的冷却水泵温度控制设计

基于PLC的冷却水泵温度控制设计

基于ＰＬ．Ｃ硇　却水泵温度控ｉｌｉＵｉＰ￣计　

广东省佛山市三水区工业中等专业学校陆晚兴　

［摘要］本文利用ＰＬＣ、触摸屏和变频调速技术，对中央空调水循环系统进行了分析并对冷却水泵实施了温度闭环自动控制，节能　

效果好，自动化程度高。　

［关键词］冷却水泵ＰＬＣ控制变频控制触摸屏控制　

一、引言　中央空调系统的最大负载能力是按负荷最大的条件来设计的，存　

在着很大宽裕度。近年来许多厂商也对主机进行变频调速，但与之相　

配套的冷却水泵却仍在高负荷状态下运行，这样，存在很大的能耗。为　使循环水量与负荷变化相适应，达到节能的目的。现采用ＰＬＣ、变频调　

速技术和触摸屏对冷却水泵进行温度闭环自动控制，根据负载轻重自　

动调整水泵的运行频率。这种方法一次投入成本高，但节能效果好、自　动化程度高。　

二、控制目标　

（１）两台冷却水泵Ｍ１、Ｍ２为一备一用，现仅以冷却水泵的电气控　制系统为例进行节能设计。　

（２）正常情况下，系统运行在变频节能状态，其上限运行频率为　

５０Ｈｚ，下限运行频率为３０Ｈｚ；当节能系统出现故障时，可以启动原水泵　

的控制回路使电动机投人工频运行。　（３）在变频节能状态下可以自动调节频率，也可以手动调节频率，　

每次的调节量为０．５Ｈｚ。　

（４）自动调节频率时，采用温差控制，两台冷却水泵可以进行手动　轮换。　

（５）上述的所有操作均可通过触摸屏来进行。　

三、设计步骤　１、方案分析　

冷却水循环系统中，ＰＬＣ通过温度传感器及温度模块将冷却水的　

回水温度和进水温度读人内存，根据出水和进水的温差值来控制变频　

器的转速，调节冷却水的流量，控制热交换的速度。因此，对冷却水来　说，以回水和进水的温差作为控制依据，实现回水和进水的恒温差控制　

是比较合理的。温差大，说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的　

转速，加大冷却水的循环速度；温差小，说明冷冻机组产生的热量小，应　

降低冷却泵的转速，减缓冷却水的循环速度，达到节能的目的。因此，　冷却水系统的控制可采用变频调速来实现，变频器的频率采用定温差　

核电厂离心式设备冷却水泵设计

核电厂离心式设备冷却水泵设计

２０１２年第４０卷第１期　流体机械　４１　

文章编号：１００ｌ一４８３７（２０１２）０１—００４１—０５　

核电厂离心式设备冷却水泵设计　

迟秋立，姜元锋，李媛　

（山东双轮股份有限公司，山东威海２６４２０３）　

摘要：根据核电厂技术规格书的要求，离心式设备冷却水泵的水力性能需要同时满足多个工况点，作者在查阅非设　

计工况相关文献的基础上，提出了水力模型优化设计和ＣＦＤ流场模拟相结合的水力设计方法，并进行了设计实践和样　

机验证，各工况点实测值均在可接受范围内，实现了多工况水力设计的目的，同时对泵的功能、参数特点、技术要求、结构　

设计、材料等方面进行了相关论述。　

关键词：核电厂；核级泵；设备冷却水泵；多工况水力设计；流场模拟；ＣＦＤ　

中图分类号：ＴＨ３　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—０３２９．２０１２．０１．０１０　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｐｌａｎｔ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　Ｃｏｏｌｉｎｇ　Ｗａｔｅｒ　Ｐｕｍｐ　

ＣＨＩ　Ｑｉｕ‘ｌｉ，ＪＩＡＮＧ　Ｙｕａｎ—ｆｅｎｇ，ＬＩ　Ｙｕａ　ｎ　

（Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｓｈｕａｎｇｌｕｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｅｉｈａｉ　２６４２０３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｐｕｍｐｓ　ｎｅｅｄｓ　ｔｏ　ｓａｔｉｓｆｙ　ｍｕｌｔｉ—ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄｓ　ｏｆ　

ｎｕｃｌｅａｒ　ｐｌａｎｔ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ，Ａ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｔｈａｔ　ｃｏｍｂｉｎａｔｅｄ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ＣＦＤ　ｄｅｓｉｇｎ　ｗａｓ　ｐｕｔ　

ｆｏｒｗａｒｄ，ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｆｕｃｔｉｏｎ，ｐｅｒ—ｆｏｒｍａｎｃｅ，ｍａｔｅｒｉａｌ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｕｍｐ．　

汽车冷却水泵耐久性自动网络化测试系统设计

汽车冷却水泵耐久性自动网络化测试系统设计

Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ●自动化控制　

汽车冷却水泵耐久性自动网络化测试系统设计　

＼　温控子系统　针对目前汽车冷却水泵出厂　后长期高温运行出现的泄漏故障　率较高的问题，本文设计了一　基于ＰＬＣ的汽车水泵耐久性自　网络化测试系统，详细介绍了　统的总体设计、系统的硬件组　和软件设计。现场实际测试表　系统具有可靠性高、操作简单　远程监控管理等优点，并对系　未来发展方向提出了展望。　

【关键词】汽车冷却水泵耐久性测试ＰＬＣ组　态软件　

汽车冷却水泵对发动机进行冷却，保障　

发动机在一定温度范围内正常运行。若水泵存　

在泄漏，超过一定密封要求，对发动机的性能、　功率、寿命及安全等方面将产生严重影响，　

甚至使汽车不能正常工作。根据ＱＣ／Ｔ２８８。２—　

２００ｌ“汽车发动机冷却水泵试验方法”中的密　

封性试验、汽蚀试验、可靠性试验、性能试验，　

仅仅是水泵的出厂试验，而对于长期高温使用　中的密封性质量隐患并未做出可靠的测试。　

针对此问题，本文结合设计了一种基于　

ＰＬＣ的汽车水泵耐久性自动网络化测试系统，　

在汽车水泵按预先定的测试转速在设定水温中　

连续运行后，检测汽车水泵有无泄漏的情况发　

生，以此对其耐久性进行测试。该系统已经成　

功用于某汽车水泵生产企业的产品出厂检验。　

１系统总体设计　

水泵耐久性自动网络化测试系统组成如　图１所示。整个系统由电机组调速控制子系统、　

温控子系统和远程监控系统组成。其中ＰＬＣ　

为控制核心，通过ＲＳ．４８５协议和变频器、温　

控器进行通讯，一方面控制电机的运转，模拟　

出汽车行驶时加减速以及恒速模式：另一方面　

控制加热器来对冷却水加热，提供汽车水泵运　行过程中的热水。　

１．１调速控制子系统　

由ＰＬＣ、变频器、电机、水泵等组成。　

为了提高工作效率采用一拖六的控制方案，即　

一台ＰＬＣ控制６台水泵，ＰＬＣ通过ＲＳ一４８５选　

定工作电机并控制变频器来调节相应编号发动　机的转速，用皮带轮带动水泵进行运转，从而　

冷却塔冷却水泵及冷冻水泵选型计算方法

冷却塔冷却水泵及冷冻水泵选型计算方法

冷却塔及冷却水泵选型计算方法：

1冷却塔冷却水量

方法一：

冷却水量=860×Q（kW）×T/5000=559 m3/h

T------系数，离心式冷水机组取1.3，吸收式制冷机组取2.5

5000-----每吨水带走的热量

方法二：

冷却水量：

G= 3.6 Q/C (tw1-tw2)=559 m3/h

Q—冷却塔冷却热量，kW，对电制冷机取制冷负荷1.35倍左右，吸收式取2.5倍左右。

C—水的比热（4.19kJ/kg.k）

tw1-tw2—冷却塔进出口温差，一般取5℃ ；压缩式制冷机，取4~5℃；吸收式制冷机，取6~9℃

冷却塔吨位=559×1.1=614 m3/h

2冷却水泵扬程

冷却水泵所需扬程

Hp=(hf+hd)+hm+hs+ho

式中hf，hd——冷却水管路系统总的沿程阻力和局部阻力，mH2O；

hm——冷凝器阻力，mH2O；

hs——冷却塔中水的提升高度（从冷却盛水池到喷嘴的高差），mH2O；（开式系统有，闭式系统没哟此项）

ho——冷却塔喷嘴喷雾压力，mH2O，约等于5 mH2O。

Hp=(hf+hd)+hm+hs+ho=0.02×50+5.8+19.8+5=31.6mH2O 冷却水泵所需扬程=31.6×1.1=34.8 mH2O

冷却水泵流量=262×2×1.1=576 m3/h

3冷冻水泵扬程

冷冻水泵所需扬程

Hp=(hf+hd)+hm+hs+ho

式中hf，hd——冷冻水管路系统总的沿程阻力和局部阻力，mH2O ；

hm——蒸发器阻力，mH2O ；

hs——空调器末端阻力，mH2O ；

ho——二通调节阀阻力，mH2O 。

Hp=(hf+hd)+hm+hs+ho=0.02×150+5+2.78+4=14.78mH2O

冷却水泵所需扬程=14.78×1.1=16.3 mH2O

冷却水泵流量=220×2×1.1=484 m3/h