[發明專利]用于大型壓水堆電站核主泵的水力模型及水力通道

在審

• 申請號: 201711077328.3
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN108005948A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 王曉放;周方明;王巍;周路圣
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F04D29/18
• 分類號: F04D29/18;F04D29/40
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 裴毓英

本發明提供一種用于大型壓水堆電站核主泵的水力模型及水力通道。用于大型壓水堆電站核主泵的水力模型包括葉輪和導葉，所述葉輪為閉式混流葉輪，由五個動葉片均布在前后蓋板間形成，葉輪整體數控加工；所述導葉由十三個靜葉片均布在前后蓋板間形成，導葉葉片為空間式與徑向式相結合的彎扭型，導葉整體數控加工。水力通道置于由環形壓水室和熱屏構成的腔室內，所述水力通道包括上述水力模型、與葉輪、導葉相配的內外壁均為圓筒形的吸入導管。本發明的葉輪導葉及水力通道能滿足大型壓水堆電站核主泵水力部件的高性能設計。

技術領域

本發明涉及葉片泵技術，尤其涉及一種用于大型壓水堆電站核主泵的水力模型及水力通道。

背景技術

核主泵是核電站反應唯一回路主要承壓邊界，也是唯一的旋轉設備，有核電站“心臟”之稱。其中，核主泵過流部件是與高溫高壓冷卻劑相互作用最顯著的部件，是維持冷卻劑不間斷循環的動力來源；其性能不僅對核主泵整體性能有決定性的影響，而且對核主泵其他部件的設計也起著至關重要的作用；核主泵長周期的安全運行、高穩定性以及長壽命都與過流部件的性能息息相關。

我國目前正在大力發展三代大型壓水堆核電站，其核主泵分為軸封式和無軸封式兩種，兩種主泵的水力部件構成基本相同，主要有葉輪、導葉和環形壓水室組成。其中葉輪和導葉的設計決定著水力部件的性能，直接影響水力性能，轉子軸向力和冷卻劑壓力脈動。無軸封式主泵中的大功率屏蔽電機核主泵，是三代先進壓水堆核電站中目前我國唯一不能國產化的主要設備。其水力部件效率直接影響電機整體設計，葉輪上的軸向力影響水潤滑推力軸承的設計，需要在無平衡措施下減小水力軸向力以滿足電機內水潤滑推力軸承的承載能力，盡可能降低水力部件引起的壓力脈動，以滿足期望的長周期安全使役；同時水力部件設計要滿足不同加工要求。

因此，亟待一種用于大型壓水堆電站核主泵的高性能葉輪和導葉。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述三代大型壓水堆核電站主泵水力部件設計問題，提出一種用于大型壓水堆電站核主泵的水力模型(葉輪和導葉)，該水力模型的葉輪和導葉及形成的水力通道能滿足大型壓水堆核電站主泵水力部件的高性能要求。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種用于大型壓水堆電站核主泵的水力模型，包括葉輪和導葉，所述葉輪為閉式混流葉輪，由五個動葉片均布在前后蓋板間形成，葉輪整體數控加工；所述導葉由十三個靜葉片均布在前后蓋板間形成，導葉葉片為空間式與徑向式相結合的彎扭型，導葉整體數控加工。

進一步地，所述葉輪的五個動葉片與導葉的十三個靜葉片相匹配。

進一步地，所述葉輪葉片在寬度方向上變包角、變出口安放角、正出口傾角積疊，出水邊三維空間上呈直線。葉片三維形狀能夠滿足鑄造和整體數控加工要求。

進一步地，所述葉輪軸面流道上前后蓋板處出水邊直徑比和葉片寬度具有更高比速混流泵特征，前后蓋板處出水邊直徑比按照提高比轉速取值，葉片出口寬度按照提高比轉速取值；前后蓋板型線曲率分布一致。

進一步地，所述導葉葉片出水邊三維空間上呈直線，葉片在寬度方向上變包角、變出口安放角、負出口傾角積疊。葉片平面投影呈X型，葉片出水邊三維空間上呈直線，靜葉片的三維形狀能夠滿足鑄造和整體數控加工要求。

進一步地，所述導葉軸面流道上出水邊與軸線平行，出口寬度大于進口寬度，前后蓋板型線曲率分布一致；導葉為空間式與徑向式相結合的彎扭型，導葉出口呈半喇叭型。

進一步地，前蓋板葉型出口安放角β3＜中間流線葉型出口安放角β2＜后蓋板葉型出口安放角β1；前蓋板葉型包角θ3＜中間流線葉型包角θ2＜后蓋板葉型包角θ1；各葉型線采用正出口傾角積疊形成葉片。