Научная статья на тему 'Модернизация вспомогательного контура охлаждения магнитной муфты'

Модернизация вспомогательного контура охлаждения магнитной муфты Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
78
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГЕРМЕТИЧНЫЙ НАСОС / HERMETIC PUMP / МАГНИТНАЯ МУФТА / MAGNETIC COUPLING / ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ / CFD / ОХЛАЖДЕНИЕ / COOLING / HYDRAULIC SIMULATION

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Ломакин В.О., Кукушкин П.А., Крылов В.И.

Отмечено соответствие использования герметичных насосов общемировой парадигме устойчивого развития. Перечислены основные причины выхода из строя насосов с приводом через магнитную муфту. Описаны возможные способы уменьшения числа отказов насосов с приводом через магнитную муфту. Рассчитана величина потерь в экране магнитной муфты. Представлена расчетная схема контура охлаждения магнитной муфты. Перечислены уравнения, на которых основан метод численного моделирования. Рассмотрено три модели контура охлаждения магнитной муфты, приведены пояснения. Подготовлены предложения по модернизации контура охлаждения магнитной муфты на основе результатов гидродинамического моделирования в STAR-CCM+. На основе расчетных данных составлены таблица значений и графики распределения давления и температуры по точкам контура охлаждения магнитной муфты. Доказано улучшение условий работы магнитной муфты при использовании внутренней магнитной полумуфты с радиальными каналами за счет повышения давления, снижения вероятности парообразования в кольцевом канале и, как следствие, перегрева при сохранении величины объемных потерь на охлаждение герметизирующего экрана магнитной муфты. Приведены ссылки на экспериментальные данные, подтверждающие возможность применения методов CFD-моделирования для контуров охлаждения магнитной муфты. Выявлены критерии и параметры оптимизации нового варианта контура охлаждения. Выявлено влияние критериев оптимизации на эффективность охлаждения экрана магнитной муфты. Указаны возможные области применения модернизированного контура охлаждения магнитной муфты.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Ломакин В.О., Кукушкин П.А., Крылов В.И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MODERNIZATION OF AUXILIARY COOLING CIRCUIT OF A MAGNETIC COUPLING

The using of hermetic pumps corresponds to the paradigm of the sustainable development. Main causes of failure of hermetic pumps with a magnetic coupling were reported. Practicable methods of decrease of failure number of hermetic pumps with a magnetic coupling were listed. Losses in the shell of the magnetic coupling were calculated. The design model of the auxiliary cooling circuit of the magnetic coupling was presented. CFD equations were listed. The new solution of the auxiliary cooling circuit of the magnetic coupling was presented under the result of CFD-simulation in STAR-CCM+. The value table and graphs of pressure and temperature in the auxiliary cooling circuit of the magnetic coupling were composed under the design data. The improvement of job conditions of the magnetic coupling with using of the inner magnet with the radial channel without changing of volume losses to shell cooling of magnetic coupling was proved. Proving the possibility of CFD-simulation was presented. The optimization criteria and the optimization variable for the new auxiliary cooling circuit was founded. The dependence between optimization variable and efficiency of shell cooling of the magnetic coupling was founded.

Текст научной работы на тему «Модернизация вспомогательного контура охлаждения магнитной муфты»

НАСОСЫ. КОМПРЕССОРЫ

УДК 62-137

В.О. Ломакин1, e-mail: lomakin@bmstu.ru; П.А. Кукушкин1, e-mail: kukushkinpa@mail.ru; В.И. Крылов2, e-mail: energo@bmstu.ru

1 ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана» (Москва, Россия).

2 НИИ «Энергомашиностроение» ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана» (Москва, Россия).

Модернизация вспомогательного контура охлаждения магнитной муфты

Отмечено соответствие использования герметичных насосов общемировой парадигме устойчивого развития. Перечислены основные причины выхода из строя насосов с приводом через магнитную муфту. Описаны возможные способы уменьшения числа отказов насосов с приводом через магнитную муфту. Рассчитана величина потерь в экране магнитной муфты. Представлена расчетная схема контура охлаждения магнитной муфты. Перечислены уравнения, на которых основан метод численного моделирования. Рассмотрено три модели контура охлаждения магнитной муфты, приведены пояснения. Подготовлены предложения по модернизации контура охлаждения магнитной муфты на основе результатов гидродинамического моделирования в STAR-CCM+. На основе расчетных данных составлены таблица значений и графики распределения давления и температуры по точкам контура охлаждения магнитной муфты. Доказано улучшение условий работы магнитной муфты при использовании внутренней магнитной полумуфты с радиальными каналами за счет повышения давления, снижения вероятности парообразования в кольцевом канале и, как следствие, перегрева при сохранении величины объемных потерь на охлаждение герметизирующего экрана магнитной муфты. Приведены ссылки на экспериментальные данные, подтверждающие возможность применения методов CFD-моделирования для контуров охлаждения магнитной муфты. Выявлены критерии и параметры оптимизации нового варианта контура охлаждения. Выявлено влияние критериев оптимизации на эффективность охлаждения экрана магнитной муфты. Указаны возможные области применения модернизированного контура охлаждения магнитной муфты.

Ключевые слова: герметичный насос, магнитная муфта, гидродинамическое моделирование, CFD, охлаждение.

V.O. Lomakin1, e-mail: lomakin@bmstu.ru; P.A. Kukushkin1, e-mail: kukushkinpa@mail.ru; V.I. Krylov2, e-mail: energo@bmstu.ru

1 FSBEI HPE «Bauman Moscow State Technical University» (Moscow, Russia).

2 Research Institute «Power-Plant Engineering», FSBEI HPE «Bauman Moscow State Technical University» (Moscow, Russia).

Modernization of Auxiliary Cooling Circuit of a Magnetic Coupling

The using of hermetic pumps corresponds to the paradigm of the sustainable development. Main causes of failure of hermetic pumps with a magnetic coupling were reported. Practicable methods of decrease of failure number of hermetic pumps with a magnetic coupling were listed. Losses in the shell of the magnetic coupling were calculated. The design model of the auxiliary cooling circuit of the magnetic coupling was presented. CFD equations were listed. The new solution of the auxiliary cooling circuit of the magnetic coupling was presented under the result of CFD-simulation in STAR-CCM+. The value table and graphs of pressure and temperature in the auxiliary cooling circuit of the magnetic coupling were composed under the design data. The improvement of job conditions of the magnetic coupling with using of the inner magnet with the radial channel without changing of volume losses to shell cooling of magnetic coupling was proved. Proving the possibility of CFD-simulation was presented. The optimization criteria and the optimization variable for the new auxiliary cooling circuit was founded. The dependence between optimization variable and efficiency of shell cooling of the magnetic coupling was founded.

Keywords: hermetic pump, magnetic coupling, hydraulic simulation, CFD, cooling.

84

№ 7-8 август 2017 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

PUMPS. COMPRESSORS

1 3 5 2 6 U

Рис. 1. Магнитная муфта:

1 - канал для подачи части перекачиваемой жидкости; 2 - кольцевой канал; 3 - герметизирующий экран; 4 - внутренняя магнитная полумуфта; 5 - защитная обечайка внутренней магнитной полумуфты; 6 - радиальный канал. Fig. 1. Magnetic coupling:

1 - channel for part of pumped fluid; 2 - annular channel; 3 - shell; 4 - inner magnet; 5 - inner magnet protection; 6 - radial channel

Применение герметичных насосных агрегатов идеально вписывается в общемировую парадигму устойчивого развития. Отсутствие утечек в атмосферу дает основание считать этот вид оборудования экологичным. Отсутствие механических уплотнений позволяет сократить число случаев ремонтов и простоев, повысить коэффициент готовности оборудования, тем самым обеспечить экономическую выгоду. Отсутствие запахов, исключение загазованности позволяют улучшить условия труда обслуживающего персонала,тем самым выполняется и социальная функция парадигмы устойчивого развития. Однако герметичным насосам, как и любым сложным техническим устройствам, присущи недостатки, основными из которых являются высокие требования к стабильному обеспечению параметров жидкости во всасывающем трубопроводе (давления, температуры, содержания газа). Охлаждение герметизирующего экрана магнитной муфты (рис. 1) осуществляется следующим образом: часть перекачиваемой жидкости отбирается с первой или второй ступени насоса и подается в контур охлаждения магнитной муфты по каналу 1. Затем при протекании жидкости по кольцевому каналу 2 происходят повышение температуры и падение давления из-за теплоотдачи от экрана 3 и потерь на трение. После происходит сброс жидкости на вход в насос или в камеру разгрузки. При небольшом превышении давления на входе в контур охлаждения над давлением насыщенных паров жидкость в кольцевом канале 2 может приближаться к состоянию кипения. Факторами, способствующими парообразованию и, как следствие, перегреву магнитов внутренней магнитной полумуфты 4, являются:

• появление газовой пробки на входе в насос;

• скопление газа под герметизирующим экраном во время остановки насоса и невозможность или непроведение процедуры сдува перед пуском;

• кавитационные явления на входе в насос;

• наличие растворенного газа на входе в насос;

• ошибки при проектировании контура охлаждения магнитной муфты со стороны производителя насоса.

При перегреве защитная обечайка 5 на внутренней магнитной полумуфте 4 деформируется под действием магнитов, так как они больше не удерживаются на полумуфте силами магнитного взаимодействия, происходит заклинивание полумуфты в экране 3. По этим причинам происходит львиная доля (около 80 %) отказов и поломок насосов с магнитной муфтой [1].

Избежать подобных отказов можно лишь при соблюдении условий бес-кавитационной работы насоса и при отсутствии растворенного газа в перекачиваемой жидкости. На местах эксплуатации оборудования условия

правильной работы часто нарушаются, в связи с чем производители герметичных насосов предлагают различные решения для уменьшения числа отказов при нарушении теплоотдачи от экрана магнитной муфты 4. Возможный способ устранения указанного недостатка был предложен компанией Ruhrpumpen: полость под экраном промывается жидкостью из стороннего источника. Промывочная жидкость должна обладать низким давлением насыщения и высокой теплоемкостью. Недостатком этого способа является необходимость организации вспомогательного контура и подбора охлаждающей жидкости, совместимой по свойствам с перекачиваемой [2]. Для снижения выделения газа в кольцевом канале 2 при одновременном отказе от организации вспомогательного контура авторами предлагается доработка контура охлаждения

Ссылка для цитирования (for citation):

Ломакин В.О., Кукушкин П.А., Крылов В.И. Модернизация вспомогательного контура охлаждения магнитной муфты // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2017. № 7-8. С. 84-90.

Lomakin V.O., Kukushkin P.A., Krylov V.I. Modernization of Auxiliary Cooling Circuit of a Magnetic Coupling (In Russ.). Territorija «NEFTEGAZ» = Oil and Gas Territory, 2017, No. 7-8, P. 84-90.

TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 7-8 august 2017

85

НАСОСЫ. КОМПРЕССОРЫ

Рис. 2. Расчетная схема контура охлаждения магнитной муфты Fig. 2. Design model of auxiliary cooling circuit of a magnetic coupling

Рис. 3. Разрез 3D-модели контура охлаждения магнитной муфты и сетка в программе STAR-CCM+ Fig. 3. Sectional elevation 3D-mode1 of auxiliary cooling circuit of a magnetic coupling and grid in STAR-CCM+

Рис. 4. Распределение давления в контуре 1 Fig. 4. Pressure in cooling circuit 1

магнитной муфты. Во внутренней магнитной полумуфте 4 выполняются радиальные каналы 6, по которым жидкость, имеющая температуру, равную температуре жидкости на входе в

высить давление в кольцевом канале 2 и тем самым уменьшить выделение газа из жидкости.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

Объектом, на котором проводились исследования, была магнитная муфта с герметизирующим титановым экраном, рассчитанная на передачу мощности 200 кВт при 2970 об/мин. Жидкость из напорного патрубка поступает в контур охлаждения магнитной муфты, из контура жидкость сбрасывается на вход насосного агрегата. При прохождении по контуру охлаждения жидкость нагревается от экрана. Габариты магнитной муфты, число магнитов, схема их расположения выбраны по методике, предложенной С.П. Субботиным [3]. Неподвижный титановый экран находится во вращающемся магнитном поле. Потери на нагрев титанового экрана составляют 33 кВт и вычисляются по формуле:

В1-03-п2 -В-Ы -5

р _ ^^ Д э ном маг э

контур охлаждения магнитной муфты, подводится в кольцевой канал 2. Дополнительный расход жидкости, не нагретой при контакте с экраном 3, позволяет снизить температуру и по-

где ВД = РдО. - значение действующей индукции в зазоре, где |3Д = 0,64, К = 0,94 - коэффициенты [3]; Бг = 1,37 Тл - остаточная индукция материала постоянного магнита N48M [4]; DЭ = 0,1932 м - диаметр экрана по средней линии; пном = 49,5 Гц - номинальная частота вращения магнитной муфты; Б = 0,04 м - длина магнита №8М [4]; ^маг = 3 - число рядов магнитов в полумуфтах; 8э = 0,0012 м - толщина стенки герметизирующего экрана; р = 1,6.10-9 Ом.м - удельное электрическое сопротивление титана ВТ-6 [5]. Расчетная схема контура охлаждения магнитной муфты представлена на рис. 2. Исходными данными являются: Рвх = 0,85 МПа - давление на входе в контур охлаждения магнитной муфты; Рвых = 0,15 Па - давление на выходе из контура охлаждения магнитной муфты;

= 300 К - температура на входе в контур охлаждения магнитной муфты; йвх1 = 0,01 м - диаметр канала на входе в контур охлаждения магнитной муфты; 0вых = 0,01 м - диаметр канала на выходе из контура охлаждения магнитной муфты; - диаметр канала во внутренней магнитной полумуфте; 02 - диаметр ка-

86

№ 7-8 август 2017 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

PUMPS. COMPRESSORS

нала во внутренней магнитной полумуфте; Dвх2 - диаметр канала на входе в контур охлаждения магнитной муфты; а - угол наклона радиального канала; вода - охлаждающая жидкость магнитной муфты.

Метод численного моделирования основан на решении аналогов базовых уравнений гидродинамики и тепломассообмена.

Уравнение сохранения массы (неразрывности):

где Ц - осредненное значение скорости жидкости в проекции на ]-ю ось (] = 1, 2, 3).

Уравнение изменения количества движения (осреднение по Рейнольдсу) в стационарной постановке:

ди.

U,

JA

dp д

dxj dxj

W - p< u.u. -

у f г ]

где р - осредненное значение давления; Гр = Щ - тензор вязких напряжений для несжимаемой жидкости;

S* = 2

dOf дй

н—-dXj dxj

те

нзор скорости деформации; -рейнольдсовы напряжения; р - плотность жидкости; ц - динамическая вязкость жидкости. Рейнольдсовы напряжения моделировались на основе k-ю SST - модели турбулентности, успешно примененной в [6, 7]. Для расчета температурных эффектов была использована модель температуры разделенной жидкости (Segregated Fluid Temperature) [8]. Использование этой модели позволяет задать мощность теплового излучения (Рэ) на внутренней поверхности герметизирующего экрана. Уравнение энергии в стационарной постановке:

V(puh) = V(kgradT) + Sh [9],

где u - скорость жидкости; h - удельная энтальпия; k - коэффициент теплопроводности; Sh - объемная скорость выделения теплоты; V(kgradT) - член уравнения, описывающий влияние переноса теплоты теплопроводностью внутри жидкости согласно закону Фурье.

Рис. 5. Распределение температуры в контуре 1 Fig. 5. Temperature in cooling circuit 1

Рис. 6. Распределение давления в контуре 2.4 Fig. 6. Pressure in cooling circuit 2.4

Рис. 7. Распределение температуры в контуре 2.4 Fig. 7 Temperature in cooling circuit 2.4

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

Были исследованы три варианта контуров охлаждения магнитной муфты. Для всех контуров значения Рвх = 0,85 МПа, Р = 0,15 МПа, t = 300 K,D , = 0,01 м,

R kl У ' ' R V ' RVl ' '

0,01 м одинаковы. Значения D .

D

в|

й1, й2 изменяются в трех вариантах контура охлаждения. Охлаждающая жидкость магнитной муфты - вода. Точками, в которых фиксировалисьдавле-

TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 7-8 august 2017

87

НАСОСЫ. КОМПРЕССОРЫ

Результаты расчетов по трем вариантам контуров охлаждения магнитной муфты Calculation results with regard to three options of the cooling circuits of a magnetic coupling

Параметр Characteristic № No. Контур Contour

1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 3

D2, м (m) - - 0,002 0,002 0,002 0,0015 0,003 0,002 0,002

n, шт. (units) - 0 2 2 2 2 2 4 0

а, ° - - 75 85 95 90 90 90 -

t , вх' K 1 300,0 300,0 300,0 300,0 300,0 300,0 300,0 300,0

^ K 2 301,9 301,7 301,7 301,7 301,6 302,0 301,8 301,5

^ K 3 304,6 303,8 303,8 303,8 303,7 304,5 304,2 303,7

^ K 4 307,3 306,3 306,3 306,3 306,1 307,8 307,2 305,9

t4, K 5 310,0 308,8 308,8 308,8 308,5 310,7 310,0 308,1

^ K 6 312,7 310,2 310,2 310,2 310,2 310,1 310,2 310,2

^ K 7 315,4 312,4 312,4 312,4 312,4 312,3 312,4 312,4

г 8 318,9 313,4 313,2 313,1 313,5 313,3 313,5 313,6

Pin, МПа (mPA) 1 0,850 0,850 0,850 0,850 0,850 0,850 0,850 0,850

Pj, МПа (mPA) 2 0,426 0,474 0,474 0,473 0,474 0,472 0,471 0,491

P2, МПа (mPA) 3 0,428 0,460 0,461 0,460 0,460 0,460 0,459 0,495

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

P3, МПа (mPA) 4 0,428 0,521 0,522 0,520 0,519 0,528 0,523 0,496

P4, МПа (mPA) 5 0,427 0,555 0,555 0,554 0,554 0,557 0,555 0,496

P5, МПа (mPA) 6 0,427 0,558 0,559 0,560 0,557 0,564 0,562 0,495

P6, МПа (mPA) 7 0,426 0,556 0,556 0,555 0,556 0,557 0,555 0,495

P „ МПа out' (mPA) 8 0,168 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,185

Qk, м3/ч (rn3/hr) - 1,630 2,243 2,235 2,238 2,238 2,245 2,233 2,266

ние и температура, были выбраны: вход в контур, шесть сечений кольцевого канала, выход из контура (рис. 2). Искомым значением также являлась величина расхода через контур - 0к (рис. 2). Результаты расчетов по всем вариантам контуров сведены в таблицу. Контур 1 - модель контура охлаждения, применяемая в большинстве герметичных насосов с приводом через магнит-

ную муфту. Для этого варианта контура D , = 0,006 м, D1 = 0 м, ^ = 0 м. На рис. 4

вх2 1 2 1

представлено распределение давления в контуре, на рис. 5 - распределение температуры.

Контур 2 - модель контура охлаждения, в которой имеются радиальные каналы во внутренней магнитной полумуфте. Для этих вариантов контуров Dвх2 = 0,006 м, D1 = 0,004 м. Исследовано

шесть вариантов контура охлаждения, у которых различное число каналов п во внутренней магнитной полумуфте, различные значения диаметров й2, различные углы наклона радиальных каналов а. По результатам исследований отмечено снижение температуры на выходе из контура охлаждения, повышение давления в кольцевом канале по сравнению с контуром 1. На рис. 6 представлено распределение давления в контуре 2.4, на рис. 7 - распределение температуры в контуре 2.4. Контур 3 - модель контура охлаждения, которая аналогична контуру 1 с измененным диаметром Dвх2. Для этого варианта контура Dвх2 = 0,0073 м, D1 = 0 м, й2 = 0 м. Рассмотрение этой модели контура необходимо, так как сравнение контуров 1 и 2 приводит к необъективным результатам. В контуре 2 ниже температура жидкости на выходе, выше давление в кольцевом канале, однако это можно объяснить увеличением расхода через контур 1. Увеличить расход можно более простым способом - снижением сопротивления контура охлаждения путем увеличения диаметра Dвх2. Контур 3 имеет диаметр Dвх2 = 0,0073 м, в этом случае расходы жидкости через контуры 2 и 3 равны (соответственно, равны объемные потери насоса на охлаждение экрана магнитной муфты), что позволяет сравнивать эти варианты. На рис. 8 представлено распределение давления в контуре 3, на рис. 9 - распределение температуры в контуре 3. На основании данных из таблицы построены графики распределения давления (рис. 10) и температуры (рис. 11) по контуру охлаждения магнитной муфты. Из графиков на рис. 10 видно, что предложенные изменения в конструкции магнитной муфты (варианты контура охлаждения 2.1-2.6) позволяют повысить давление в точках 2-7 контура по сравнению с контуром 1 и в точках 4-7 контура по сравнению с контуром 3. Из графиков на рис. 11 видно, что предложенные изменения в конструкции магнитной муфты (варианты контура охлаждения 2.1-2.4) позволяют понизить температуру в точках 2-8 контура по сравнению с контуром 1, температура жидкости на выходе из контура в вариантах 2.1-2.4 и контура 3 одинакова.

88

№ 7-8 август 2017 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

PUMPS. COMPRESSORS

X 3

^ «л m (U

0,8 S

0.7Î

0.Î! с.:;

C.Ii

Точка контура Contour point

Рис. 10. Распределение давления в контурах охлаждения Fig. 10. Pressure in cooling circuits

Из графиков на рис. 10, 11 видно, что изменение угла наклона радиального канала а в вариантах контура 2.1-2.3 не сказывается на давлении и температуре в точках контура охлаждения. Также видно, что увеличение диаметра канала D2 в варианте контура 2.5 и увеличение числа радиальных каналов п в варианте контура 2.6 не сказывается на давлении в точках контура, но приводит к локальному повышению температуры перед точкой входа дополнительного расхода из радиальных каналов в кольцевой канал.

В рамках работы над магистерской диссертацией «Исследование герметичного насосного агрегата с приводом через магнитную муфту», написанной в РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина в 2015 г. П.А. Кукушкиным, были проведены CFD-моделирование и стендовые испытания контура охлаждения магнитной муфты на предприятии ООО «Гидромос». По результатам исследований была получена корреляция между расчетными и экспериментальными данными. Погрешность расчета составила не более 5 %. На основании результатов работы был спроектирован контур охлаждения магнитной муфты и внедрен на полупогружном насосном агрегате ЦМП, установленном на Береговом газовом промысле компании ОАО «Сибнефтегаз» для откачки метанола из емкости аварийного сброса. Учитывая экспериментальное подтверждение расчетных данных, коллектив авторов считает возможным делать выводы на основе результатов CFD-моделирования контура охлаждения магнитной муфты.

ВЫВОДЫ

По результатам СРЭ-моделирования трех вариантов контура можно сделать следующие выводы: • предложенные изменения конструкции магнитной муфты позволяют повысить давление в кольцевом канале (в рассматриваемом примере - на величину 0,06 МПа) при сохранении температуры в кольцевом канале и объемных потерь на охлаждение экрана, что позволяет снизить парообразование, риск перегрева и, как следствие, повысить надежность насоса с приводом через магнитную муфту;

Рис. 8. Распределение давления в контуре 3 Fig. 8. Pressure in cooling circuit 3

Рис. 9. Распределение температуры в контуре 3 Fig. 9. Temperature in cooling circuit 3

• изменение угла наклона радиального канала а практически не сказывается на давлении и температуре в кольцевом канале, тогда как число радиальных ка-

налов п и диаметр канала D2 являются критериями оптимизации предложенного контура охлаждения магнитной муфты.

TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 7-8 august 2017

89

НАСОСЫ. КОМПРЕССОРЫ

Точка контура Contour point

Рис. 11. Распределение температуры в контурах охлаждения Fig. 11. Temperature in cooling circuits

Предложенный способ модернизации контура охлаждения может быть внедрен в насосных агрегатах с приводом через магнитную муфту:

• при низком создаваемом напоре и высокой потребляемой мощности и, как следствие, высокой теплоотдаче от экрана;

• высоком давлении насыщенных паров перекачиваемой жидкости и, как следствие, высоком давлении на входе в насос и невозможности провести отбор жидкости для охлаждения со второй и последующей ступеней в силу прочностных ограничений у герметизирующего экрана;

• компоновке опор скольжения и магнитной муфты, при которой максимально возможное давление под экраном приведет к снижению перепада давления на подшипнике скольжения и ухудшению условий его работы.

Результаты исследований защищены российским патентом [10]. В настоящее время идет подготовка

стенда для экспериментального подтверждения полученных результатов.

Литература:

1. Субботин С., Каштанов А. О надежности герметичных насосных агрегатов с магнитной муфтой в нефтехимической отрасли // Насосы и оборудование. 2014. № 1 (84). С. 41-43.

2. Ruhrpumpen SCE-M Pump [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.ruhrpumpen.com/products/magnetic-driven-pumps/sce-m-pump (дата обращения: 18.08.2017 г.).

3. Субботин С.П. Создание и совершенствование нового поколения герметичных динамических насосов с магнитной муфтой типа ГДМ. Минск, 2008. 156 с.

4. Свойства постоянных магнитов NdFeB [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.amtc.ru/production/magnit/ndfeb.php (дата обращения: 18.08.2017 г.).

5. Механические свойства сплава ВТ6 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://metaLLicheckiy-portaL.ru/marki_metaLLov/tit/VT6 (дата обращения: 18.08.2017 г.).

6. Ломакин В.О., Черемушкин В.А. Влияние формы лопастей рабочего колеса на напор центробежного насоса // Инженерный вестник. 2016. № 1. С. 1-6.

7. Ломакин В.О., Петров А.И. Верификация результатов расчета в пакете гидродинамического моделирования STAR-CCM+ проточной части центробежного насоса АХ 50-32-200 // Известия вузов: Машиностроение. 2012. № S. С. 6-9.

8. Руководство пользователя STAR CCM+. 2016.

9. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости / Пер. с англ. В.Д. Виленского. М.: Энергоатомиздат, 1984. 150 с.

10. Патент 170819 РФ № 2017101019. Магнитная муфта для привода лопастных гидромашин. Заявл. 12.01.2017; опубл. 11.05.2017, Бюл. № 14.

References:

1. Subbotin S., Kashtaniv A. On the Reliability of Leak-Proof Pumping Units with a Magnetic Coupling in the Petrochemical Industry. Nasosy i oborudovanie = Pumps and Equipment, 2014, No. 1 (84), P. 41-43. (In Russian)

2. Ruhrpumpen SCE-M Pump [Electronic source]. Access mode: http://www.ruhrpumpen.com/products/magnetic-driven-pumps/sce-m-pump (Access date: 18.08.2017 r.).

3. Subbotin S.P. Creation and Improvement of a New Generation of Leak-Proof Dynamic Pumping Units with a Magnetic Coupling (Hydraulic Agitator Type). Minsk, 2008, 156 pp. (In Russian)

4. Peculiarities of Permanent Magnets NdFeB [Electronic source]. Access mode: www.amtc.ru/production/magnit/ndfeb.php (Access date: August 18, 2017). (In Russian)

5. Mechanic Properties of BT6 Alloy [Electronic source]. Access mode: http://metaLLicheckiy-portaL.ru/marki_metaLLov/tit/VT6 (Access date: August 18, 2017). (In Russian)

6. Lomakin V.O., Cheremushkin V.A. Impact of the Form of ImpeLLer BLades upon the CentrifugaL Pumping Unit's DeLivery Head. Inzhenernyi vestnik = Engineering BuLLetin, 2016, No. 1, P. 1-6. (In Russian)

7. Lomakin V.O., Petrpv A.I. Verification of the CaLcuLation ResuLts of the FLow ChanneL of the CentrifugaL Pumping Unit AX 50-32-200 in STAR-CCM+ Hydrodynamic SimuLation Software. Izvestiya vuzov: Mashinostroenie = BuLLetin of Higher Education Institutions: Machine Engineering, 2012, No. S, P. 6-9. (In Russian)

8. User manuaL STAR CCM+. 2016.

9. Patankar S. NumericaL Methods for SoLving Heat Exchange and Liquid Dynamics ProbLems. TransLated from EngLish by V.D. ViLensky. Moscow, Energoatomizdat, 1984, 150 pp. (In Russian)

10. Patent 170819 RF No 2017101019. The Magnetic CoupLing for a Drive of a Rotary HydrauLic Units. AppLied on January 12, 2017. PubLished on May 11, 2017. BuLL. No. 14. (In Russian)

90

№ 7-8 август 2017 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.