潜水泵散热原理

潜水泵

一种用途非常广泛的水处理工具。与普通的抽水机不同的是它工作在水下，而抽水机大多工作在地面上。

潜水泵的工作原理

开泵前，吸入管和泵内必须充满液体。开泵后，叶轮高速旋转，其中的液体随着叶片一起旋转，在离心力的作用下，飞离叶轮向外射出，射出的液体在泵壳扩散室内速度逐渐变慢，压力逐渐增加，然后从泵出口，排出管流出。此时，在叶片中心处由于液体被甩向周围而形成既没有空气又没有液体的真空低压区，液池中的液体在池面大气压的作用下，经吸入管流入泵内，液体就是这样连续不断地从液池中被抽吸上来又连续不断地从排出管流出。

潜水泵的基本参数

包括流量、扬程、泵转速、配套功率、额定电流、效率、出水口管径等等。

潜水泵成套由控制柜，潜水电缆，扬水管，潜水电泵和潜水电机组成。

潜水泵主要用途及适用范围

包括矿山抢险、建设施工排、水农业排灌、工业水循环、城乡居民引用水供应，甚至抢险救灾等等。

潜水泵的分类

就使用介质来说，潜水泵大体上可以分为清水潜水泵，污水潜水泵，海水潜水泵（有腐蚀性）三类。

潜水泵的安装方式

1、立式竖直使用，比如在一般的水井中；2、斜式使用，比如在矿井有斜度的巷道中； 3、卧式使用，比如在水池中使用；

【工作原理】

潜水泵有好几种，电机里的线包有油侵式和水侵式还有是干式在使用前必须先看说明书，不能搞错，长期不用，必须在使用前还得把叶轮弄转，不然会因为长期不用卡死而烧包。开泵前，吸入管和泵内必须充满液体。开泵后，叶轮高速旋转，其中的液体随着叶片一起旋转，在离心力的作用下，飞离叶轮向外射出，射出的液体在泵壳扩散室内速度逐渐变慢，压力逐渐增加，然后从泵出口，排出管流出。此时，在叶片中心处由于液体被甩向周围而形成既没有空气又没有液体的真空低压区，液池中的液体在池面大气压的作用下，经吸入管流入泵内，液体就是这样连续不断地从液池中被抽吸上来又连续不断地从排出管流出。

【基本参数】

包括流量、扬程、泵转速、配套功率、额定电流、效率、出水口管径等等。潜水泵成套由控制柜，潜水电缆，扬水管，潜水电泵和潜水电机组成。潜水泵主要用途及适用范围包括矿山抢险、建设施工排水、农业水排灌、工业水循环、城乡居民饮用水供应，甚至抢险救灾等等。

【主要分类】

就使用介质来说，潜水泵大体上可以分为清水潜水泵，污水潜水泵，海水潜水泵（有腐蚀性）三类。潜水泵的安装方式：

1、立式竖直使用，比如在一般的水井中；

2、斜式使用，比如在矿井有斜度的巷道中；

3、卧式使用，比如在水池中使用。

【按电机位置分类】

根据泵与电机的相对位置不同，潜水泵又可以分为上泵式和下泵式。上泵式潜水泵泵在上面，电机在下面，这种结构大大减小了泵的径向尺寸，所以多用于井用潜水电泵和小型作业潜水电泵。下泵式潜水泵电机在上面，泵在下面，它又分为内装式和外装式两种。内装下泵式潜水电泵所输送的液体首先通过包围电机的环形流道，使之冷却电机后再流出泵压出口。这种泵即使在接近排干吸水池的情况下，也不必担心电机升温，故应用范围正在日益扩大。外装下泵式潜水电泵则直接从叶轮后的压水室或导叶体出口处排出液体，电机也被抽送的液体冷却。由于下泵式结构可以在较浅的液体中也能工作，故常用于作业面潜水电泵，尤其它是大口径潜水电泵的主要结构型式。下泵式潜水电泵的机械密封位于出口水流高压区，扬程越高，此处水压力越高，所以机械密封的性能受到扬程的控制。

离心式泵的工作原理：

叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流体通过叶轮后，压能和动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。叶轮装在一个螺旋形的外壳内，当叶轮旋转时，流体轴向流入，然后转90度进入叶轮流道并径向流出。叶轮连续旋转，在叶轮入口处不断形成真空，从而使流体连续不断地被泵吸入和排出。

轴流式泵工作原理：

旋转叶片的挤压推进力使流体获得能量，升高其压能和动能，叶轮安装在圆筒形(风机为圆锥形)泵壳内,当叶轮旋转时，流体轴向流入，在叶片叶道内获得能量后，沿轴向流出。轴流式泵适用于大流量、低压力，制冷系统中常用作循环水泵。

往复泵的工作原理：

利用偏心轴的转动通过连杆装置带动活塞的运动，将轴的圆周转动转化为活塞的往复运动。活塞不断往复运动，泵的吸水与压水过程就连续不断地交替进行。

水环式真空泵的工作原理：

水环式真空泵叶片的叶轮偏心地装在圆柱形泵壳内。泵内注入一定量的水。叶轮旋转时，将水甩至泵壳形成一个水环，环的内表面与叶轮轮毂相切。由于泵壳与叶轮不同心，右半轮毂与水环间的进气空间4逐渐扩大，从而形成真空，使气体经进气管进入泵内进气空间。随后气体进入左半部，由于毂环之间容积被逐渐压缩而增高了压强，于是气体经排气空间及排气管被排至泵外。

罗茨真空泵的工作原理：

罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内，再经排气口排出。由于吸气后v0空间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩和膨胀。 但当转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，由于排气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间v0中去，使气体压强突然增高。当转子继续转动时，气体排出泵外。

旋片式真空泵的工作原理 ：

旋片式真空泵（简称旋片泵）是一种油封式机械真空泵。其工作压强范围为101325~1.33×10-2（Pa）属于低真空泵。它可以单独使用，也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。它已广泛地应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。

旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子，转子外圆与泵腔内表面相切（二者有很小的间隙），转子槽内装有带弹簧的二个旋片。旋转时，靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触，转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。

两个旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙形空间分隔成A、B、C三部分。当转子按箭头方向旋转时，与吸气口相通的空间A 的容积是逐渐增大的，正处于吸气过程。而与排气口相通的空间C的容积是逐渐缩小的，正处于排气过程。居中的空间B的容积也是逐渐减小的，正处于压缩过程。由于空间A的容积是逐渐增大（即膨胀），气体压强降低，泵的入口处外部气体压强大于空间A内的压强，因此将气体吸入。当空间A与吸气口隔绝时，即转至空间B的位置，气体开始被压缩，容积逐渐缩小，最后与排气口相通。当被压缩气体超过排气压强时，排气阀被压缩气体推开，气体穿过油箱内的油层排至大气中。由泵的连续运转，达到连续抽气的目的。如果排出的气体通过气道而转入另一级（低真空级），由低真空级抽走，再经低真空级压缩后排至大气中，即组成了双级泵。这时总的压缩比由两级来负担，因而提高了极限真空度。

齿轮泵的工作原理：

齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮，如图所示，齿轮主动轮固定在主动轴上，轴的一端伸出壳外由原动机驱动，另一个齿轮从动轮装在另一个轴上，齿轮旋转时，液体沿吸油管进入到吸入空间，沿上下壳壁被两个齿轮分别挤压到排出空间汇合(齿与齿啮合前)，然后进入压油管排出。

螺杆泵的工作原理：

螺杆泵乃是一种利用螺杆相互啮合来吸入和排出液体的回转式泵。螺杆泵的转子由主动螺杆(可以是一根，也可有两根或三根)和从动螺杆组成。主动螺杆与从动螺杆做相反方向转动，螺纹相互啮合，流体从吸入口进入，被螺旋轴向前推进增压至排出口。此泵适用于高压力、小流量。制冷系统中常用作输送轴承润滑油及调速器用油的油泵。

喷射泵的工作原理：

将高压的工作流体，由压力管送入工作喷嘴，经喷嘴后压能变成高速动能，将喷嘴外围的液体(或气体)带走。此时因喷嘴出口形成高速使扩散室的喉部吸入室造成真空，从而使被抽吸流体不断进入与工作流体混合，然后通过扩散室将压力稍升高输送出去。由于工作流体连续喷射，吸入室继续保持真空，于是得以不断地抽吸和排出流体。工作流体可以为高压蒸汽，也可为高压水，前者称为蒸汽喷射泵，后者称为射水抽气器。这种泵在制冷系统中较为少见。

气动隔膜泵的工作原理：

以压缩空气为驱动的动力，属于由膜片往复动作造成容积变化的容积泵；气动隔膜泵有两个对称的工作腔，腔内分别装有靠连杆连接的弹性隔膜；压缩空气在气阀引导下进入一端腔体内推动隔膜压出物料腔的物料，同时连杆带动另一端隔膜同方向运动，气动隔膜泵腔内的空气从排气口排出，同时物料腔吸入物料；当气动隔膜泵中间体的活塞至行程终点时，配气阀自动引导压缩空气进入另一端隔膜腔，推动隔膜朝反方向运动；由此两个隔膜的同步往复动作。气动隔膜泵的物料腔分别设置了单向球阀，由于隔膜往复动作造成物料腔的容积改变，强制单向球阀交替开启或关闭运动迫使物料不断排出。

气动隔膜泵原理可简单理解为：在压缩空气驱动下依靠双隔膜一吸一排，完成物料的输送；正是气动隔膜泵原理简单，所以得到广泛使用。从上图也可清楚看出气动隔膜泵结构，但也得益这种看似简单的气动隔膜泵结构，维护工作也那么的简单。

、等等！

1、电动机机内、外双水冷方式

井用充水式潜水泵内腔充水，定子铁心、定子绕组、转子铁心和转子绕组（转子导条和转子端环）等均浸在水中，直接由机内的水冷却。电动机定子铁损耗、定子槽部绕组的电阻损耗和端部绕组的部分电阻损耗所产生的热量直接通过定子铁心，经机壳传给流经机壳表面的井水带走。转子绕组的电阻损耗和转子铁损耗所产生的热量，一部分经气隙直接传给定子，经定子传给电动机外的井水带走；另一部分传给转子腔的水中，此部分热量与定子端部绕组传给内腔充水的另一部分电阻损耗热量以及机械损耗所产生的热量一起，经内腔充水传给定子铁心、机壳和轴承座，最后也通过电动机机壳和轴承座等零部件的表面传给井水带走。这种电动机内、外双水冷的冷却方式冷却效果好，因此，井用充水式潜水泵定子绕组的温升一般都比较低。

2、定子机壳水外冷、转子直接水冷却方武

采用这种冷却方式的主要是井用屏蔽式潜水电动机例如QJ深井潜水泵。这种电动机的定子为一独立的密封腔，将定子铁心和绕组包封起来，内充环氧树脂或塑料填充物等，转子腔内充满清水。电动机定子铁损耗和定子绕组电阻损耗所产生的热量直接通过定子铁心或腔内充填物，经机壳传给流经机壳表面的井水带走。转子绕组的电阻损耗和转子铁损耗所产生的热量，一部分通过气隙中的水和屏蔽套直接传给定子，经定子传给电动机外的井水带走：另一部分传给转子腔内所充的水中，此部分热量与机械损耗所产生的热量一起，经内腔充水传给定子铁芯、机壳和轴承座，最后也通过电动机机壳和轴承座等零部件的表面专给电动机外的井水带走。

3、机内油冷却、机外水冷却方式

QY充油式潜水泵即采用这种冷却方式。充油式电动机的内脏充满绝缘润滑油，它的定子铁心、定子绕组、转子铁心和转子绕组（转子导条和转子端环）等部件均浸在油中。电动机定子铁损耗、定子槽部绕组的电阻损耗和端部绕组的部分电阻损耗所产生的热量直接通过定子铁心，经机壳传给流经机壳表面的井水带走。转子绕组的电阻损耗和转子铁损耗所产生的热量，一部分经气隙中的油液直接传给定子，经机壳传给电动机外的井水带走；另一部分传给转子腔内所充的泊液中，此部分热量与定子端部绕组传给内腔油液的另一部分电阻损耗热量以及机械损耗所产生的热量一起，经内腔所充油液传给定子铁芯、机壳和轴承座，最后也通过电动机机壳和轴承座等零部件的表面传给电动机外的井水带走。

4、机内空气冷却、机外水冷却方式

采用这种冷却方式的主要是井用干式潜水泵。干式电动机的内腔充满空气，它的定子绕组端部和转子的散热主要依靠机内的空气。电动机定子铁损耗、定子槽部绕组经机壳表面的井水带走。转子绕组的电阻损耗和转子铁损耗所产生的热量，一部分经气隙直接传给定子铁芯，经机壳传给电动机外的井水带走；另一部分传到机内的空气中，此部分热量与定子端部绕组传给空气的另一部分电阻损耗热量以及机械损耗所产生的热量一起，经机内流动空气传给定子铁芯、机壳和轴承座，最后也通过电动机机壳和轴承座等零部件的表面传给电动机外的井水带走。因为空气的导热性很差，热容量又很小，因此井用于式潜水电动机定子绕组和转子绕组的冷却条件差，温升相对比较高。

1/ 水位上升浮球开关闭合，KT1得电，KM1得电，KA1得电，KM1的电机运行。

2/ 水位下降浮球开关断开，KT1断电，KM1断电，KA1还有电。

3/ 水位再次上升，浮球开关闭合，由于KA1有电，所以KM2得电，KM2的电机运行。

4/ KM2电机得电后，KT2得电，KT2常闭点断开，KA1失电。

5/ 水位再次下降后浮球开关断开，所有器件回复原样。水位上升后循环以上步骤，两台电机交替运行！

常规冷却方式有以下三种：

1、任其自流法，将自来水引入设备内部，高温水直接排放，入排水道；浪费水资源；

2、开式冷却塔+水池，车间外挖水池，上部安装开式冷却塔，通过蒸发循环水降温冷却；缺点，水消耗大，造成水垢成份浓度增加，超过饱和度，垢离子结晶析出，形成水垢，在水池壁、管道内部、设备内循环管路结垢，影响散热，严重时堵塞，造成散热不及时，设备运行发生故障；

3、软化水封闭循环降温，循环使用，无需补充循环水；采用邯郸冰峰闭式冷却塔，软化水闭路循环，不与外界接触，无消耗，无杂质，不结垢，不堵塞，长期使用，无后顾之忧。

目前较常用的交流电动机有两种：1、三相异步电动机。2、单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。

一、三相异步电动机的旋转原理

三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，但相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，其产生的过程如图1所示。图中分四个时刻来描述旋转磁场的产生过程。电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流的变化是同步的。旋转磁场的转速为：n=60f/P 式中f为电源频率、P是磁场的磁极对数、n的单位是：每分钟转数。根据此式我们知道，电动机的转速与磁极数和使用电源的频率有关，为此，控制交流电动机的转速有两种方法：1、改变磁极法；2、变频法。以往多用第一种方法，现在则利用变频技术实现对交流电动机的无级变速控制。

观察图1还可发现，旋转磁场的旋转方向与绕组中电流的相序有关。相序A、B、C顺时针排列，磁场顺时针方向旋转，若把三根电源线中的任意两根对调，例如将B相电流通入C相绕组中，C相电流通入B相绕组中，则相序变为：C、B、A，则磁场必然逆时针方向旋转。利用这一特性我们可很方便地改变三相电动机的旋转方向。 定子绕组产生旋转磁场后，转子导条（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向以n1的转速旋转起来。一般情况下，电动机的实际转速n1低于旋转磁场的转速n。因为假设n=n1，则转子导条与旋转磁场就没有相对运动，就不会切割磁力线，也就不会产生电磁转矩，所以转子的转速n1必然小于n。为此我们称三相电动机为异步电动机。

二、单相交流电动机的旋转原理

单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电动机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。

要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差90度，即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，如图2所示。在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动，起动后，待转速升到一定时，借助于一个安装在转子上的离心开关或其他自动控制装置将起动绕组断开，正常工作时只有主绕组工作。因此，起动绕组可以做成短时工作方式。但有很多时候，起动绕组并不断开，我们称这种电动机为电容式单相电动机，要改变这种电动机的转向，可由改变电容器串接的位置来实现。

在单相电动机中，产生旋转磁场的另一种方法称为罩极法，又称单相罩极式电动机。此种电动机定子做成凸极式的，有两极和四极两种。每个磁极在1/3--1/4全极面处开有小槽，如图3所示，把磁极分成两个部分，在小的部分上套装上一个短路铜环，好象把这部分磁极罩起来一样，所以叫罩极式电动机。单相绕组套装在整个磁极上，每个极的线圈是串联的，连接时必须使其产生的极性依次按N、S、N、S排列。当定子绕组通电后，在磁极中产生主磁通，根据楞次定律，其中穿过短路铜环的主磁通在铜环内产生一个在相位上滞后90度的感应电流，此电流产生的磁通在相位上也滞后于主磁通，它的作用与电容式电动机的起动绕组相当，从而产生旋转磁场使电动机转动起来。

参考资料：http://gzdzw.51.net/dgjs1.htm