一种后置直冷式永磁电机贯流泵装置的制作方法

本技术涉及一种贯流泵装置，尤其涉及一种后置直冷式永磁电机贯流泵装置。

背景技术：

1、随着全球气候逐渐变暖和我国国民经济的快速发展，应用于平原地区的低扬程贯流泵装置在水资源调配、跨流域调水、城市防洪排涝、水环境改善等领域中的应用日益广泛，对大中型贯流泵装置的要求也日益提高。

2、目前在我国大中型低扬程泵站中已得到应用的后置式贯流泵装置为后置灯泡式贯流泵装置。

3、如图1a和图1b所示，后置灯泡式贯流泵装置的主要特点是：在出水流道101中设置灯泡体102，在灯泡体中102布置电机103、轴承104、轴封105、泵轴106和风冷系统107等设备；风冷系统107包括进水管108、热交换器109和回水管110；电机103采用低速常规电机，与水泵111之间采用直接传动；由于电机103转速较低，故电机103体积庞大，灯泡体102直径一般达到水泵111叶轮直径的1倍以上；灯泡体102采用混凝土底座式支撑，混凝土底座112位于灯泡体102下方。这种型式的贯流泵装置存在以下不足之处：

4、(1)受后置灯泡式贯流泵装置出水流道101内布置的大直径灯泡体102的影响，出水流道101内存在较大范围的旋涡，导致水流不稳定、水头损失较大，泵装置的水力性能尚不理想；

5、(2)后置灯泡式贯流泵装置的电机103转子的冷却采用空水热交换冷却系统，技术供水的进水管108和回水管110向设置在电机103尾部的热交换器109提供冷却水，电机103转子所产生的热量通过风扇驱动的空气送至热交换器109，热空气与冷水在热交换器109中进行热量交换，将热量传递给冷却水，通过冷却水将电机103产生的热量带走；空水热交换冷却系统较为复杂，运行期间需要进行维护保养，在一定程度上降低了机组运行的可靠性；

6、(3)灯泡体102内的空间有限但需布置的设备比较多，导致灯泡体102内结构复杂、空间狭小，安装、检修维护不便，造价也比较高，限制了灯泡贯流泵的推广应用；

7、(4)后置灯泡式贯流泵装置的灯泡体102采用混凝土底座式支撑，为了满足稳定支撑的要求，混凝土底座112需与灯泡体102有较大接触面，但因为水流不通过接触处，造成了接触面的冷却效果差、局部温度较高；

8、(5)南水北调东线一期工程的6座低扬程泵站需要采用后置灯泡式贯流泵装置，但由于受当时国内厂家技术条件的限制，这6座大型泵站全都采用了成套进口的技术和设备，上述局限性在投入运行后逐渐显露出来。

技术实现思路

1、实用新型目的：针对后置灯泡式贯流泵装置存在的上述问题，提供了一种后置直冷式永磁电机贯流泵装置。

2、技术方案：本实用新型包括沿水流流动方向依次连接的进水流道、叶轮室、导叶体、扩散管、动力机构和出水流道，所述动力机构中的电机通过辐板与外筒连接，所述电机通过水泵轴与叶轮室内的水泵叶轮连接，所述导叶体及扩散管均采用水平中开结构或整管式结构。

3、所述动力机构包括外筒和电机，所述外筒内部安装有电机，所述电机采用永磁电机，外筒与永磁电机之间通过多块辐板连接，采用了低速大扭矩永磁电机直接传动，简化了结构、减小了噪声。

4、所述永磁电机的定子外壳暴露在外筒内的水流之中，在贯流泵装置运行时可通过所抽送的水流将永磁电机定子产生的热量带走，实现永磁电机的直接冷却；永磁电机的转子不发热，无需加以冷却。

5、所述永磁电机的一端连接消涡锥，另一端连接水泵轴。所述消涡锥为经过优化水力设计的头圆尾尖的曲面圆锥，消涡锥头部与永磁电机定子外壳平滑连接，断面直径由头部向尾部均匀平缓减小，以避免永磁电机尾部产生旋涡，达到稳定水流和减小水力损失的目的。

6、所述水泵轴贯穿扩散管和导叶体，其前端穿过导叶体与水泵叶轮连接，其中，位于导叶体内部的水泵轴上安装有导轴承，位于扩散管内部的水泵轴上安装有组合轴承，水泵轴由导轴承与组合轴承支撑。

7、所述导叶体的进口处设置主轴密封，并为主轴密封的渗漏水设置了排出通道，可以避免渗漏水进入导轴承，保证导轴承长期安全运行。

8、所述导叶体包括导叶体上部与导叶体下部，导叶体上部与导叶体下部通过法兰连接，便于导轴承与主轴密封的安装、调试，必要时还可现场更换主轴密封，无需整体返厂。

9、所述扩散管包括内管和外管，所述内管和外管均采用水平中开结构，外管包括外管上部与外管下部，外管上部与外管下部通过法兰连接；所述内管包括内管上部与内管下部，内管上部与内管下部通过法兰连接。

10、所述内管与外管同轴安装，内管一端与导叶体连接，另一端与永磁电机连接，所述外管一端与导叶体连接，另一端与外筒连接。

11、所述水泵轴上安装有多个轴承。

12、有益效果：

13、本实用新型用近些年来发展起来的永磁电机取代传统电机，经过精心设计，得到一种与后置灯泡式贯流泵装置完全不同的新型式的贯流泵装置，具有如下有益效果：

14、第一，本实用新型充分发挥了先进的永磁电机的优点，提出可取代进口后置灯泡式贯流泵装置的升级换代的新技术方案，可满足国内大型引调水泵站和排涝泵站对高质量大中型贯流泵装置的需求。

15、第二，本实用新型经独特设计，将电机定子外壳与外筒之间通过辐板连接，使电机外壳均匀地与水泵所抽送的水流接触，将电机运行中定子产生的热量带走，实现了永磁电机的充分均匀的直接冷却，冷却方式简单可靠、冷却效果好，与后置灯泡式贯流泵装置的底座式支撑相比，电机散热冷却更为均匀充分。

16、第三，本实用新型充分利用永磁电机体积小和直接传动的优点，经结构优化设计，使泵装置的结构更为简单、合理，因而便于制造、运输、安装和运行维护。

17、第四，本实用新型采用永磁电机，电机外径小于水泵叶轮直径的0.6倍，同时对电机尾部的型线进行了优化水力设计，与后置灯泡式贯流泵装置相比，消除了出水流道内的大范围旋涡区，水流稳定、水力损失小。

18、第五，由于本实用新型不需要在出水流道内设置较大体积的灯泡体，故可较大幅度地减少出水流道的宽度，出水流道出口断面的形状可由扁宽形改为方形，在保持出水流道出口断面平均流速不变的条件下通过适当增加高度的方法减小流道宽度，与后置灯泡式贯流泵装置所需的土建尺寸(宽度为水泵叶轮直径的2.3倍)相比，本实用新型的宽度较小(宽度为水泵叶轮直径的1.9倍)，泵站建设用地面积较少。

19、第六，本实用新型采用了低噪永磁电机且无需齿轮传动，噪声小。

技术特征：

1.一种后置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，包括沿水流流动方向依次连接的进水流道、叶轮室、导叶体、扩散管、动力机构和出水流道，所述动力机构通过水泵轴与叶轮室内的水泵叶轮连接，所述导叶体及扩散管采用水平中开结构或整管式结构。

2.根据权利要求1所述的一种后置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述动力机构包括外筒和电机，所述外筒内部安装有电机，所述电机采用永磁电机，外筒与永磁电机之间通过多块辐板连接。

3.根据权利要求2所述的一种后置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述永磁电机的一端连接消涡锥，另一端连接水泵轴。

4.根据权利要求3所述的一种后置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述永磁电机的定子外壳暴露在外筒内的水流之中。

5.根据权利要求3所述的一种后置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述水泵轴贯穿扩散管和导叶体，其前端穿过导叶体与水泵叶轮连接，其中，位于导叶体内部的水泵轴上安装有导轴承，位于扩散管内部的水泵轴上安装有组合轴承。

6.根据权利要求5所述的一种后置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述导叶体的进口处设置主轴密封，并为主轴密封的渗漏水设置排出通道。

7.根据权利要求5所述的一种后置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述导叶体包括导叶体上部与导叶体下部，导叶体上部与导叶体下部通过法兰连接。

8.根据权利要求5所述的一种后置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述扩散管包括内管和外管，所述内管和外管均采用水平中开结构，外管包括外管上部与外管下部，外管上部与外管下部通过法兰连接；所述内管包括内管上部与内管下部，内管上部与内管下部通过法兰连接。

9.根据权利要求8所述的一种后置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述内管与外管同轴安装，内管一端与导叶体连接，另一端与永磁电机连接，所述外管一端与导叶体连接，另一端与外筒连接。

10.根据权利要求1所述的后置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述水泵轴上安装有多个轴承。

技术总结
本技术公开了一种后置直冷式永磁电机贯流泵装置，包括沿水流流动方向依次连接的进水流道、叶轮室、导叶体、扩散管、动力机构和出水流道，动力机构中的电机通过辐板与外筒连接，电机外壳暴露在外筒内的水流中，电机通过水泵轴与叶轮室内的水泵叶轮连接，水泵轴上安装有多个轴承，导叶体和扩散管的内、外管均采用水平中开结构，便于轴承与主轴密封的安装、调试，可现场更换主轴密封，检修时无需整体返厂，大大提高了轴系安全稳定运行的保证率。本技术将驱动水泵的电机设置在水泵导叶体之后，由于采用了低转速永磁电机，电机本身的体积较小，经过优化水力设计，可以消除传统后置灯泡式贯流泵装置灯泡体尾部的旋涡等不良流态。

技术研发人员：邵春兵,黄从兵,赖凌云,陆林广,谢伟东,徐磊
受保护的技术使用者：江苏航天水力设备有限公司
技术研发日：20221230
技术公布日：2024/1/11