Электромагнитный индукционный насос (его варианты)

(МГД-техники), в частности к областилинейных индукционных электромагнит 5ных насосов. Оно может быть использовано в насосах для перекачивания жидкометаллических теплоносителей в контурах атомных электростанций с реакторами на быстрых нейтронах, исследовательских жидкометаллических контурах, в металлургической промьппленности, в других технологических установках,Известен ряд конструкций индукционных насосов, основными узлами которых являются индуктор с сердечником, канал и многофазная обмотка возбуждения, Обмотка создает бегущеевдоль канала магнитное поле, при 20взаимодействии которого с индуктированными в жидком металле токами появляется электромагнитное усилие,обеспечивающее перемещение жидкогометалла в канале насоса. Известно, 25что основным параметром, характеризующим интенсивность магнитогидродинамических процессов в индукционныхэлектромагнитных насосах, являетсяпараметр электромагнитного взаимодействия К,= КЯ,где Я - скольжение; .ЯобК=магнитное число35Рейнольдс а,иЫ= --лл6 - полюсное деление; 40й - проводимость перекачиваемойсреды;Я = 2 Г - круговая частота,Г - частота питающего тока,В линейных индукционных .насосах 45при параметрах электромагнитного взаимодействия К аз 1 профиль скороститокопроводящей жидкости в канале становится существенно неоднородным. Врезультате при К,ъ 1 работа насосастановится неустойчивой, расход - на 50порная характеристика становится немонотонной, в ней появляются провалы,в насосе и контуре возникают низкочастотные (1 - 2 Гц) колебания давления, расход тока с амплитудой +207и более. Поток жидкости металла электропроводного рабочего тела) в насосе имеет пульсирующий характер и вы" зывает вибрацию насоса и контура,что является недопустимым при эксплуатации насоса, например, в основных контурах реакторов на быстрыхн 6 йтронах,Известен также электромагнитныйиндукционный насос, содержащий канал,магнитопровод, многофазную обмоткувозбуждения с числом пар полюсов неменее двух, причем фазные зоны последовательно расположенных пар полюсов сдвинуты по фазе, В данном устройстве для устранения неустойчивости работы при К 1 волны линейной токовой нагрузки Асов(И с- осх + 3) последовательно расположенных пар полюсов сдвинуты по фазеодна относительно другой с опережением на угол= +120 электрическихградусов или с .отставанием на угол= -120 электрических градусов. Такая конструкция насоса в ряде случаев дает возможность уменьшить уровень колебаний выходных параметровнасоса, стабилизировать расход - на",порную характеристику, но не позволяет решить задачу в целом. Стабилизация достигается за счет увеличенияпотребляемого насосом тока, уменьшения его габаритной мощности и КПД.Поскольку частота и амплитудапульсаций параметров насоса зависитот его конструктивных параметров,режима работы, то вполне естественно, что и угол сдвига Р = 120 , предоложенный для. снижения пульсаций, неможет быть оптимальным во всех случаях. Как показали проведенные в последнее время экспериментальные исследования можно снизить уровеньпульсаций и стабилизировать расход -напорную характеристику при. углахоФотличных от +120 С с такими же идаже меньшими энергетическими затратами и повысить КПД насоса по сравнению с известным решением.Целью изобретения является повышение эффективности путем устранениянеустойчивой работы насоса при различных колебаниях давления и расхода.Поставленная цель достигается тем,что фазные зоны обмотки возбуждения, принадлежащие каждой фазе, расположенына каждой последующей паре полюсныхделений по всей длине насоса со сдви 1 3гом на угол= - и электрическихшградусов, где ш - число фаз обмоткиментально полученное распределение осевой составляющей скорости (Ч) по азимуту цилиндрического канала на его выходе из различных углов сдвига фазных зон. Профили соответствуют скольжению Б = 0,525, по оси абсцисс отложены номера датчиков, расположенных по окружности канала. Чем меньше угол сдвига фазных зон, тем меньше выравнивается профиль скорости, слабее подавляются колебания расхода и давления.Положительный эффект достигается,как показывают эксперименты, во всем вышеуказанном диапазоне изменения угла ( . Выбор конкретного угла сдвига фазных зон по известным методикам расчета индукционных насосов не представляется возможным. Чтобы определить расчетно-теоретическим путем оптимальный в каждом конкретном случае угол , необходимо решить двумерную магнитогидродинамическую задачу о турбулентном движении проводящей среды в бегущем магнитном поле, Такого решения в настоящее время нет.Результаты экспериментальных исследований позволяют дать следующие рекомендации по выбору оптимальных углов сдвига фаэных зон, Чем больше значения угла сдвига 5, тем сильнее подавляются колебания расхода и давления, С другой стороны, чем больше , тем больше затраты мощности и меньше КПД насоса (см. фиг. 6), На фиг, 6:- КПД насоса; Я - расход жидкого металла; Я - скольжение.Экспериментальные исследования, проведенйые на ряде. насосов, показывают, что выбор оптимального угла сдвига и количества пар полюсов Рп на которых следует производить фаэовые сдвиги, зависит от конструктивного исполнения машины: ее длины,степени несимметрии магнитного зазора по длине и по периметру, условийвхода и выхода, Для машин с несимметричным входом канала и резко выраженными колебаниями параметров необходимо брать большие углы и фаэовыесдвиги делать на каждой паре полюсныхделений, начиная с второй от входа,Для машин с умеренными колебаниямивполне достаточно ввести сдвиг наотдельных парах полюсных делений подлине машины, Для машин со слабымиколебаниями достаточно вести малыйфазовый сдвиг по всей длине машиныили на отдельных парах полюсных делений. Поскольку найти один оптимальный угол сдвига, позволяющий бы" 20 решить всю задачу В целом для каждого насоса, не представляется возможным, для достижения поставленной цели в зависимости от уровня колебаний,определяемого конструктивными особен ностями насоса и режима работы, используется один иэ предлагаемых вариантов, Использование предлагаемыхвариантов позволит расширить областьустойчивой работы электромагнитныхнасосов. Опыт проектирования электромагнитных насосов показывает, чтоони, как правило, имеют максимальный КПД при минимальном весе ак 1тивных материалов на единицу мощности в области значений Рп,1, где 35насосы работают неустойчиво. Использование предлагаемых решений позволяет устранить неустойчивость работынасосов в области К)1, выбрать оп тимальные геометрические размеры канала и индуктора и за счет этого повысить на 3 - 53 КПД насосов и снизить вес активных материалов на15-203.1151175 едактор О.Филипп Т А.Кравчук Корректор деии аказ 3436 Тираж 319 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР113035, Москва, И, Раушская наб., д. 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, у П арина, 101