CN218913189U - 一种前置直冷式永磁电机贯流泵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种前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、电机段、轴承段、水泵段和出水流道，电机段包括电机和外筒，电机外壳暴露在外筒内的水流之中，轴承段包括同轴套设的内管和外管，内管和外管的一端分别与电机段连接，另一端分别与水泵段连接，所述内管内部设有水泵轴，水泵轴一端与电机段的电机连接，另一端与水泵段的叶轮连接，水泵轴上安装有多个轴承。本实用新型将驱动水泵的电机设置在水泵进口前，由于采用了低转速永磁电机，不仅电机本身的体积较小，而且省去了常规贯流泵需要的减速齿轮箱，经过优化水力设计，水泵叶轮室进口前的过流通道平顺通畅，水泵的进水流态优异，水力稳定性好，效率高。

Description

一种前置直冷式永磁电机贯流泵装置

技术领域

本实用新型涉及一种贯流泵装置，尤其涉及一种前置直冷式永磁电机贯流泵装置。

背景技术

随着全球气候逐渐变暖和我国国民经济的快速发展，贯流泵装置在平原地区水资源调配、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。目前在我国大量低扬程泵站中已得到应用的前置式贯流泵装置为前置竖井式贯流泵装置。

如图1a和图1b所示，前置竖井式贯流泵装置在进水流道101中设置钢筋混凝土的竖井102，在竖井102中布置电机103、齿轮箱104、组合轴承105、轴封106和泵轴107等设备，泵轴107穿出竖井102后与水泵叶轮108及导叶体109连接。这种型式的贯流泵装置还存在以下不足之处：

(1)由于导轴承110需要封水封油的双向密封，对年运行时间较长的泵站，密封使用寿命不能满足要求，轴承漏水、漏油等事故时有发生，导致水泵机组不能运行，表明前置竖井式贯流泵装置的可靠性还有待提高；

(2)前置竖井式贯流泵装置的电机103定转子的冷却采用空水热交换冷却系统，技术供水的进水管111和回水管112向设置在电机103上部的热交换器114提供冷却水，电机103定转子所产生的热量通过风扇驱动的空气送至热交换器114，热空气与冷水在热交换器114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；

(3)由于前置竖井式贯流泵装置在进水流道101内布置竖井102，竖井102内需要布置机电设备，还要留出足够的运行维护与检修的空间，因此所要求的竖井102及进水流道101的宽度都比较大，导致泵站占地面积较多，增加了泵站建设征地的难度，特别是对于用地紧张的城市防洪泵站的影响更大；

(4)前置竖井式贯流泵装置的泵轴107从竖井102穿出后与水泵叶轮108轮毂连接，水泵叶轮108轮毂再通过一根短轴113与导叶体109连接，这种三段式的轴系结构对机组加工精度及安装精度要求特别高，若三段轴的同轴度不满足要求，易导致轴封106和导轴承110的偏磨，影响轴系的稳定性和寿命；

(5)因前置竖井式贯流泵装置采用噪声较大的常规高速电机，同时还需要通过减速齿轮箱104降速，电机103与齿轮箱104的噪声较大。

实用新型内容

实用新型目的：针对前置竖井式贯流泵装置存在的上述问题，本实用新型提供一种前置直冷式永磁电机贯流泵装置。

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、电机段、轴承段、水泵段和出水流道，所述轴承段包括同轴套设的内管和外管，内管和外管的一端分别与电机段连接，另一端分别与水泵段连接，所述内管内部设有水泵轴，所述水泵轴一端与电机段的电机联接，另一端与水泵段的叶轮联接。

所述电机段包括外筒和电机，外筒内部设有电机，电机与外筒之间通过多块辐板连接，所述外筒一端与进水流道连接，另一端与外管连接，在满足对电机稳定支撑要求的同时，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，对永磁电机定子充分均匀地冷却，冷却方式简单合理、冷却效果好。

所述电机采用永磁电机，电机设置在水泵叶轮室的进口侧，电机的定子外壳暴露在外筒内的水流之中，电机的非出轴端连接有导流帽，水流从进水流道到电机段、轴承段再到叶轮及导叶体，水泵叶轮室进口前的过流通道平顺通畅，进水流态优异，水力稳定性好，效率高。

所述水泵轴一端与电机段的电机连接，另一端与水泵段的叶轮连接，所述水泵轴上安装有多个轴承。

所述内管和外管采用水平中开结构或整管式结构。

所述内管采用水平中开结构，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；所述外管采用水平中开结构，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，便于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，保证了轴系的安全稳定运行。

所述水泵段包括叶轮室和导叶体，叶轮室内安装有叶轮，叶轮室一端与外管连接，另一端与导叶体连接，导叶体另一端与出水流道连接。

所述叶轮室进口前安装有主轴密封，并在内管的下方设置主轴密封渗漏水的排出通道，以免渗漏水进入导轴承。

所述内管的一端与永磁电机连接，另一端与水泵叶轮连接。

所述内管与外管之间通过多块辐板连接。

有益效果：

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，得到一种与前置竖井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：

(1)本实用新型导轴承布置在轴承段内部，为干室结构，轴承段内管下部设有排水通道，可将主轴密封的少量渗漏水顺利排出，不会发生导轴承进水的问题；同时轴承也只需要封油的单向结构，结构更为简单可靠；

(2)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，与前置竖井式贯流泵装置电机的空水热交换系统相比，冷却方式更为简单可靠、冷却效果更好；

(3)本实用新型轴承段的内、外管可采用水平中开结构，以便于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，充分保证了轴系的安全稳定运行；

(4)本实用新型的水泵轴不分段，且水泵轴与电机轴之间只传递扭矩，不传递轴向力，因此，水泵轴与电机轴之间可用弹性联轴器联接，以确保不会因安装精度问题影响轴封和轴承的稳定性、可靠性；

(5)本实用新型将驱动水泵的电机设置在水泵进口前，由于采用了低转速永磁电机，不仅电机本身的体积较小，而且省去了常规贯流泵需要的减速齿轮箱，经过优化水力设计，使水泵叶轮室进口前的过流通道平顺通畅，水泵的进水流态优异；同时，由于出水流道内无任何阻水物体，出水流态也很优异，因此，泵装置的水力稳定性好，效率高；

(6)因前置竖井式贯流泵装置需要在进水流道内设置竖井，进水流道所需宽度平均为水泵叶轮直径的2.6倍；本实用新型进水流道内设置的永磁电机体积较小，进水流道进口断面的形状可设计为方形，在保持进水流道进口断面平均流速不变的条件下，通过适当增加高度的方法可将进水流道的宽度减小至水泵叶轮直径的2倍以下，较多地减少了泵站建设用地；

(7)与前置竖井式贯流泵装置相比，本实用新型采用了低噪永磁电机且无需齿轮传动，机组噪声小。

附图说明

图1a是现有前置竖井式贯流泵装置的立面结构示意图；

图1b是现有前置竖井式贯流泵装置的平面结构示意图；

图2是本实用新型的整体结构示意图；

图3为本实用新型的内管水平中开示意图；

图4为本实用新型的外管水平中开示意图；

图5为本实用新型的主轴密封安装示意图；

图6为本实用新型水泵与永磁电机采用同轴方案的示意图；

图中，1进水流道，2电机段，3轴承段，4水泵段，5出水流道，6永磁电机，7外筒，8辐板，9组合轴承，10水泵轴，11导轴承，12内管，13外管，14叶轮室，15叶轮，16导叶体，30导流帽，32辐板，33内管上部，34内管下部，36外管上部，37外管下部，39联轴器，40主轴密封，101进水流道，102竖井，103电机，104齿轮箱，105组合轴承，106轴封，107泵轴，108水泵叶轮，109导叶体，110导轴承，111进水管，112回水管，113短轴，114热交换器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图2所示，本实用新型包括沿水流流动方向依次连接的进水流道1、电机段2、轴承段3、水泵段4和出水流道5，电机段2包括外筒7和永磁电机6，外筒7内部设有永磁电机6，永磁电机6与外筒7之间通过多块辐板8连接，多块辐板8沿圆周方向分布在永磁电机6与外筒7之间，在满足对永磁电机6稳定支撑要求的同时，使永磁电机6外壳均匀地与水泵所抽送的水流接触，将永磁电机6运行中定子产生的热量带走，对永磁电机6定子较小充分均匀地冷却，冷却方式简单合理、冷却效果好。外筒7一端与进水流道1连接，另一端与轴承段3连接。进水流道1的出口、外筒7的入口与出口均设有法兰，外筒7通过入口处的法兰与进水流道1出口处的法兰连接，且在法兰之间设置止水。将永磁电机6设置在进水口侧，水流从进水流道1到电机段2、轴承段3再到叶轮室14，进水流态优异，水力稳定性好，效率高。

永磁电机6采用卧式安装的直冷式低速大扭矩永磁电机，其中，非出轴端通过端面法兰与导流帽30连接，出轴端通过端面法兰与内管12连接，法兰之间设置止水。永磁电机6的两端密不漏水，但其定子外壳暴露在水流之中，在贯流泵装置运行时可通过所抽送的水流将永磁电机6定子产生的热量带走，实现永磁电机6的直接冷却；永磁电机6的转子不发热，无需加以冷却。

轴承段3包括外管13和内管12，内管12与外管13同轴套设，内管12与外管13之间通过多块辐板32连接，多块辐板32沿圆周方向设置在内管12与外管13之间。内管12内部设有水泵轴10，水泵轴10一端通过联轴器39与永磁电机6连接，另一端与水泵段4的叶轮15连接，水泵轴10上沿水流方向依次安装有组合轴承9和导轴承11，水泵轴10由导轴承11与组合轴承9支撑。导轴承11能够在泵站现场检修更换，主轴密封40能够现场更换，贯流泵装置所抽送的水流从内管12与外管13之间构成的通道流过，可为组合轴承9和导轴承11的冷却提供有利条件。外管13一端与外筒7连接，另一端与叶轮室14连接，内管12一端连接永磁电机6，另一端与叶轮15连接，外管13与内管12的入口及出口处均设有法兰，外管13通过入口处的法兰与外筒7出口处的法兰连接，且在法兰之间设置止水。内管12通过入口处的法兰与永磁电机6出轴端的端面法兰连接，且在法兰之间设置止水。

水泵段4包括叶轮室14，叶轮室14内安装有叶轮15，叶轮室14入口及出口均设有法兰，叶轮室14通过入口处的法兰与外管13出口处的法兰连接、通过出口处的法兰与导叶体16入口处的法兰连接，导叶体16出口通过法兰与出水流道5的进口法兰连接，在法兰之间设置止水。如图5所示，在叶轮室14进口前安装主轴密封40，并在内管12的下方设置主轴密封40渗漏水的排出通道，以免渗漏水进入导轴承11。

为便于组合轴承9、导轴承11和主轴密封40的安装与维护，轴承段3的内管12采用水平中开结构，将内管12分为内管上部33与内管下部34，内管上部33与内管下部34通过平面法兰连接，在法兰之间设置止水，如图3所示。轴承段3的外管13采用水平中开结构，将外管13分为外管上部36与外管下部37，外管上部36与外管下部37通过平面法兰连接，在法兰之间设置止水，如图4所示。内管12与外管13也可由多节组成，各节之间采用法兰连接，法兰之间设止水。

对于中小型贯流泵装置，在上述技术方案的基础上，轴承段3的内管12、外管13也可不采用水平中开的结构，采用整管式结构。对于需要结构特别紧凑的贯流泵装置，在上述技术方案的基础上，也可取消轴承段3的水泵轴10与永磁电机6出轴之间的联轴器39，叶轮15与永磁电机6共用一根轴，如图6所示。

Claims (10)

1.一种前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、电机段、轴承段、水泵段和出水流道，所述轴承段包括同轴套设的内管和外管，内管和外管的一端分别与电机段连接，另一端分别与水泵段连接，所述内管内部设有水泵轴。

2.根据权利要求1所述的一种前置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述电机段包括外筒和电机，外筒内部设有电机，电机与外筒之间通过多块辐板连接，所述外筒一端与进水流道连接，另一端与外管连接。

3.根据权利要求2所述的一种前置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述电机采用永磁电机，电机的定子外壳暴露在外筒内的水流之中，电机的非出轴端连接有导流帽。

4.根据权利要求1所述的一种前置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述水泵轴一端与电机段的电机连接，另一端与水泵段的叶轮连接，所述水泵轴上安装有多个轴承。

5.根据权利要求1所述的一种前置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述内管和外管采用水平中开结构或整管式结构。

6.根据权利要求5所述的一种前置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述内管采用水平中开结构，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；所述外管采用水平中开结构，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。

7.根据权利要求1所述的一种前置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述水泵段包括叶轮室，叶轮室内安装有叶轮，叶轮室一端与外管连接，另一端与导叶体连接，导叶体另一端与出水流道连接。

8.根据权利要求7所述的一种前置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述叶轮室进口前安装有主轴密封，在所述内管下部设有排水通道，主轴密封的渗漏水可通过排水通道排出。

9.根据权利要求5所述的一种前置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述内管的一端与永磁电机连接，另一端与水泵叶轮连接。

10.根据权利要求5所述的一种前置直冷式永磁电机贯流泵装置，其特征在于，所述内管与外管之间通过多块辐板连接。

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