[發(fā)明專利]一種核主泵泵體的設(shè)計方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310425662.9
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103452909A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱榮生;習(xí)毅;楊愛玲
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇國泉泵業(yè)制造有限公司
• 主分類號: F04D29/42
• 分類號: F04D29/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流體機械，特別涉及一種核主泵泵體的設(shè)計方法。

背景技術(shù)

??核反應(yīng)堆冷卻劑主循環(huán)泵（簡稱“核主泵”）是核電站一回路系統(tǒng)中唯一高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，也是最關(guān)鍵的核動力設(shè)備之一，位于反應(yīng)堆與蒸汽發(fā)生器之間，主要用于驅(qū)動核島內(nèi)高溫、高壓及強輻射冷卻劑在一回路循環(huán)，將反應(yīng)堆芯核裂變產(chǎn)生的熱能傳遞給蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽，推動核島外的汽輪機發(fā)電。核主泵的過流部件主要由葉輪、導(dǎo)葉和泵體組成，葉輪主要起將機械能轉(zhuǎn)換為冷卻劑的壓力能和動能的作用，導(dǎo)葉主要起導(dǎo)流和將部分速度能轉(zhuǎn)換為壓力能的作用，泵體主要起導(dǎo)流及安全保護作用。由于核安全是電站非常重要的問題之一，而核主泵又是在高溫高壓的環(huán)境下工作，因此設(shè)計出一種能保證核主泵在高溫高壓環(huán)境下工作安全的泵體非常有必要。同時核主泵效率也是核主泵設(shè)計時應(yīng)該注意的問題，要盡可能的提高核主泵各過流部件的效率，以此來節(jié)約核主泵能量的消耗。因此設(shè)計出一種既能滿足核主泵安全要求又能盡可能提高核主泵效率的泵體非常重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種核主泵泵體的設(shè)計方法。通過控制幾個泵體的重要設(shè)計參數(shù)的設(shè)計方法，來實現(xiàn)泵殼滿足高溫高壓及盡可能提高泵效率的要求。

實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:

（1）控制渦室流道各截面的面積

為了滿足對泵體高溫高壓的要求，將渦室流道的各截面面積設(shè)計為一樣，這樣泵體將呈現(xiàn)類似球形結(jié)構(gòu)，從而滿足高溫高壓對泵體結(jié)構(gòu)的需要。渦室截面的面積一般用速度系數(shù)法確定，由于核主泵的泵體結(jié)構(gòu)和一般泵的結(jié)構(gòu)不一樣，泵內(nèi)部冷卻劑的流動規(guī)律也不符合自由漩渦理論，因此一般泵的渦室截面面積的確定方法，不適合核主泵渦室截面面積的確定。本設(shè)計方法中渦室截面的面積由以下公式確定。

F=（1.1~1.13）Q/v

式中：

V：?渦室斷面的平均速度；

K：?速度系數(shù)（0.3<k<0.6），比轉(zhuǎn)數(shù)小取大值，比轉(zhuǎn)速大取小值；

H：?泵的單級揚程，?單位：米；

Q：?泵的流量，??單位：立方米/小時

（2）出口擴散角的選擇

由于為了滿足核主泵泵體高溫高壓的需要，將泵體各界面的面積設(shè)計為相等，這樣導(dǎo)致了冷卻劑在泵體內(nèi)的流動不符合自由漩渦理論，主泵泵體內(nèi)部尤其是出口附近存在回流現(xiàn)象，從而使能量在泵體內(nèi)損失較大。研究發(fā)現(xiàn)：擴散角越小，泵殼出口對流體的約束越差，回流則越嚴重；但是擴散角也不能過大，過大的擴散角會使出口冷卻劑的流速增大，增加流動損失。為了盡可能的提高核主泵的工作效率，節(jié)約能源，因此，從將出擴散段設(shè)計為最佳的擴散角，以達到提高泵效率的目的。本發(fā)明將泵體出口擴散角設(shè)計為12°~16°，這樣會使泵內(nèi)的回流最少，壓力脈動最小，進而達到提高泵性能的目的。

（3）渦室入流位置

導(dǎo)葉安放在泵體的正中間，這樣冷卻劑從泵體中間入流渦室流道，這樣使泵的水力性能更高。

（4）渦室截面形狀

????渦室的截面形狀對泵內(nèi)部的流場及泵的性能影響不大，一般設(shè)計時在滿足泵整體結(jié)構(gòu)需要的前提下，應(yīng)盡量的將渦室截面的形狀設(shè)計的較為對稱。

一種核主泵的泵體，其結(jié)構(gòu)主要包括：進口段、渦室、擴散段、底座等組成。渦室截面面積采用上述涉及方法確定，出口擴散段的擴散角控制在12°~16°。泵蓋進口段采用收縮性進口，收縮角控制在10°左右。

本發(fā)明的有益效果是：本設(shè)計方法設(shè)計的泵體能夠滿足核主泵對泵殼高溫、高壓的要求，提高核主泵的安全性，同時也具有良好的水力性能，能夠盡可能的提高泵的效率。?

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個實施例的一個剖面圖

圖2是同一個實施例的主視圖

圖中：?1.進口管道，2.?底座，3.?渦室，4.擴散段，5?軸承支座，6?出口擴散角，7?進口收縮角。

具體實施方式

圖1和圖2共同確定了這個實施例的泵體形狀。它主要由進口管道（1），底座（2），渦室（3），擴散段（4），軸承支座（5）等組成。進口管道采用收縮短，進口收縮角在10°，出口擴散段控制在12°~16°，各渦室的截面面積相等，截面的形狀在滿足結(jié)構(gòu)需要的前提下應(yīng)盡可能的對稱，其面積的計算公式為：

F=（1.1~1.13）Q/v

式中：

v：?渦室斷面的平均速度；

k：?速度系數(shù)（0.3<k<0.6），比轉(zhuǎn)數(shù)小取大值，比轉(zhuǎn)速大取小值；

H：?泵的單級揚程，?單位：米；

Q：?泵的流量，??單位：立方米/小時。