大型灯泡贯流泵机组电机冷却系统比较

空气 。水 冷 分为半 水 内冷 、 双水 内冷 和全 水 内冷 。
２ ２ 电机 定子 结构 形式 ．
灯泡 贯 流泵机 组 主要采 用低 速 大 电机 和高 速 小电机。大电机通常采用直联传动 ， 传动效率高。 电机 冷却 采 用 定 子 贴 壁 式 辅 以 强 迫 空 气 冷 却 系 统 。 电机 部 分热 量 被 流 道 水 吸 收 ， 另一 部 分 热 量 由风 机加 压后 的冷 空气 吸 收 。
即定子径 向尺寸小 ， 冷却面积及冷却系统空间也 较小 。如图 １ 所示 ， 电机位于几乎密封的灯 泡体 内， 自然运 行 环境 差 ， 风 冷却要 求 较高 。研 究分 通 析电机冷却系统特点 ， 对选用 电机冷却方式极 为
重要 。
支 撑板 电缆 管道 水 泵侧 导轴 承
冷却水泵使冷却水流经 电机定转子 ， 到冷却 电 达 机 的 目的 。外冷 是 当流道 水流 过定 子外 壳或灯 泡 外壳时 ， 通过流道水与壳 内热空气的温差冷却热
通， 水流 条 件 好 ， 水力 损 失 小 ， 量 大 、 流 效率 高 、 尺 寸小 、 重量 轻 、 站 造价 低 等 优 点 ， 低 扬 程 泵站 泵 是
较为合理的泵型。随着调水规模的扩大 ， 以及其
广 阔 的发 展 前 景 ， 其数 量 必 然 会 迅 速 增加 。电机 作 为灯泡 贯 流泵 机组 的关 键 部 件 之 一 ， 安 全可 其 靠运 行是 整个 调水 工程 抗旱 、 排涝 、 调水 功 能正 常 发挥 的前 提 。水 泵 机组 在抽 水 或 排 涝 时 ， 如果 电
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２ ３ 占用 空 间 ．
图 １ 某 泵 站 灯 泡 贯 流泵 机组
２ １ 冷却 介质 ．
对灯 泡贯 流 泵 机组 而 言 ， 泡 体 置 于 泵 腔 的 灯
灯 泡 贯流 泵机 组 电机 冷却介 质 主要 有空 气冷
却和水冷。电机的结构形式不 同， 所选择 的冷却 介质也不同。并且冷却介质 的性能参数 ， 直接决 定 了整个冷却系统的设计 和选用 。
目的 。
如果 热 空气 直径 排 出 电机 外 ， 从新 吸 （ ） 再 压
入 环境 中的冷空 气则 为开 敞式 强迫 空气 冷却 和密 闭 式强 迫空 气冷 却 。开 敞式强 迫空 气冷 却 系统 由 主要 由离心 式风 机系 统 、 出 口通风 管路 等组 成 。 进
计与通风冷却相结合的研究。根据灯泡贯流机组 电机冷却的特点 ， 结合灯泡贯流式水轮机机组 电 机冷却的研究成果 ， 出电机冷却系统的设 计及 提 选用建议 ， 冷却系统改进措施 ， 对电机冷却系统的
收 稿 日期 ： ２ １ ０ ０ ０ ０— ９— ７
基金项 目： “ 十一 五” 国家科技支撑计划重大项 目（ ０６ ＡＢ ４ ０ ） 全国百篇优 秀博士学位 论文作 者专项资金 资助项 目（ ０７ ４ ） ２０Ｂ ０Ａ ３ ； ２０ Ｂ １ 江苏省六大人才 高峰计划专项资金资助项 目（０ ５ ４ ２ Ｃ）
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（ 扬州大学 ， 江苏扬 州 摘 ２ ５２ ） ２ １７
要 ： 从可靠性 、 经济性 和维修性等 不同角度 ， 分析 比较 了灯泡贯流泵机组 电机开敞式强迫空气冷却 一 外冷 、 水 密闭
式强迫 空气循环 冷却 一 外冷 和定 子水 冷 一转子空冷 ３种典型 电机 冷却方式 的特点 。结果表 明 ， 敞式强迫 空气 冷却 水 开
高速小电机通 常采用齿轮箱传动 ， 该传动方 式造价低 ， 灯泡 比较小 ， 水力效率高 。但是 ， 小电
进
机单位体积发热量大 ， 通风换热面积小 ， 空气内冷
支撑板 电机侧 导轴 承 与推力 轴承
难 以满足 冷却 要求 ， 且损 耗大 ， 而 一般 采用 定子 水 内冷 ， 电机 外 壳及转 子 采用 强迫 空气 冷却 。
２ １ 年第 ３ ０１ ９卷第 ６期
流
体 机
械
３ ５
行， 又能延长 电机寿命。灯泡贯流泵机组 电机通
风冷却研究成果较少 ， 而灯泡贯流式水轮机机组 电机冷却系统 的研究成果较 多。文献 ［ ］ １ 研究了 改造贯流式电机通风系统能提高机组容量 ， 文献 ［ ，］ 绍 了 国外 贯 流 式 电机 通 风 冷 却 技 术 特 ２３ 介
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ： Ｔ ｅ ｔ ｒ ｅ ｔｐ ｓｏ ｔｒｃ ｏｉ ｇ ｓ ｓｅ ｏ ａ ｇ ｕｂ ｔｂ ｌｒ ｐ ｍｐ ｕ ｉ，ｏ ｅ ｏ ｃ ｄ ａｒｃ ｏｉ ｇ ａ ｄ ｏ ｔｒ ｗ ｔ ｒ ｈ ｈ ｅ ｅ ｆｍｏｏ ｏ ｌ ｙ ｔ ｍ ｆｌｒ ｅ ｂ ｌ ｕ ｕａ ｕ ｎ ｔ ｐ ｎ ｆｒ ｅ ｉ ｏ ｌ ｎ ｕｅ ａｅ — ｙ ｎ — ｎ ｃ ｏｉ ｇ ｌ ｓ ｄ ｆ ｒ ｅ ｉ ｕ ａ ｉ— ｏ ｌ ｇ ａ ｄ ｏ ｔｒ ｗ ｔｒｃ ｏｉ ｇ ａ ｄ ｓａｏ ｔｒｃ ｏｉ ｇ ａ ｄ ｒｔ ｒａ ｒｃ ｏ ｉ ｇ ｏ ｌ ，ｃ ｏ ｅ ｏ ｃ ｄ ｃｒ ｌ ｒａ ｒｃ ｏ ｉ ｎ ｕ ｅ ａｅ — ｏ ｌ ｎ ｔｔ ｒｗａｅ — ｏ ｌ ｎ ｏ ｏ ｉ— ｏ ｌ ，ｗｅ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｎ ｃ ｎ ｎ ｎ ｎ ｒ ｎ ｌｚ ｄ
选用 、 计和 改进 有一比较 受水 力性 能影 响 ， 灯泡 贯 流泵机 组 灯泡 比小 ，
如果将灯泡壳 、 风道 、 通风机和空气冷却器等 组 成密 闭空 问 ， 中包含一 定 体积 的空 气 ， 用 电 其 利
机 转子 和通 风机 强 迫 空 气 流 动 ， 收 电机热 量 的 吸 热 空气 经过 冷却 器 变 为 冷 空 气 ， 新 对 电机 进 行 重 冷却 不 断循 环 的过程 为密 闭式 强迫 空气循 环冷 却 系统 。该 系 统分 为 密 闭 双 路径 向通 风 系 统 、 路 双 轴 径 向通风 系统 、 双路 径 向无 风扇通 风 系统 、 路 单 径 向通 风系 统和单 路 轴 向通风 系统 。 ２ １２ 水 冷 ．． 水冷 也 分为水 内冷和外 冷 。 内冷 主要 是采 用
ＦＬ Ｄ ＡＣＨＩ ＵＩ Ｍ ＮＥＲＹ
Ｖｏ． ９， ． ２ １ １ ３ Ｎｏ ６， ０１
文章编号 ： １０ ０ ２ （０ １ ０ ０ ３ ０ ０ ５— ３９ ２ １ ）６— ０ ４— ４
大 型灯泡贯流泵机组 电机冷却系统 比较
申 剑 ， 宝云 ， 仇 裴 蓓 ， 海田， 黄 黄 根， 杨兴 丽
点， 文献 ［ ５］ 供 了选 择 贯 流 式 电机 通 风 冷 却 ４， 提 方式 的 意见 ， 文献 ［ ９ 介 绍 了 贯 流式 电机 的设 ６～ ］
对 流换 热带 走 电机产 生 的热量 。吸收 电机线 圈 和 铁 芯等 处热 量 的空气 成 为热空 气 。外冷 是利 用通 风 机强 迫空 气流 经 电机 外 壳 ， 到 对 电机冷 却 的 达
１ 前言
机发 生故 障或 者 带病 运 行 ， 难 以保 证 正 常 的抽 就 水量 ， 抽水 效率 较低 ， 造成 较大 的经 济损 失和较 大
由于大 型灯泡 贯 流 泵 机 组进 、 水 流平 顺 贯 出
范 围的负 面影 响 ， 至会 危 及 到 该 地 区 人 民生 命 甚 和财 产安 全 。如 果在 梯 级 泵 站 中 ， 级 泵机 组 电 某 机如 果 出现故 障 ， 使下 级 泵 站 甚 至 整 个调 水 工 会 程都 难 以正常 运行 。 大型 电机 泵机组 电机故 障率 高 达 ３ ．％ ， ４ ６ 而 故 障通常 是 由于 电机 局 部 温 度 过 高造 成 的 ， 安 故 全可 靠 、 济性 能 好 的冷 却 系统 既 能 保证 电机 温 经 升均 匀 、 高 温度不 过高 ， 最 使水 泵机 组安 全可靠 运
一
水外冷 系统安装维修性 及可靠性 较好 ； 密闭式强迫空气循环冷 却 一水外 冷电机温 升均匀 ， 长 电机绝 缘寿命 ； 子水 延 定
冷 一转子空冷 系统冷却 费用低 、 冷却效果好 。成果对选用和设计 电机冷却系统有一定参考价值 。
关键词 ： 灯泡贯流泵机组 ； 电机冷却方 式 ； 密闭式通风 ； 开敞式 通风 ； 水冷
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