不同結構導流體對混流式核主泵水力性能的影響

針對核主泵用流體靜壓型機械密封在高壓和高速條件下,其密封性能易受端面熱彈變形影響的特點,通過建立收斂臺階端面流體靜壓型機械密封的穩(wěn)態(tài)傳熱模型,并考慮流體粘度隨壓力、溫度的變化,建立端面流體膜壓力和密封環(huán)溫度的控制方程,采用有限差分法求解各控制方程,采用有限元法求解密封環(huán)熱、彈變形,對密封進行流、固、熱耦合分析,研究熱彈變形對密封性能的影響;同時改變操作參數(shù),研究端面溫度、熱彈變形、端面流體膜平衡間隙等隨之產(chǎn)生的變化規(guī)律。結果表明,端面的彈性變形大于熱變形;熱彈變形的綜合影響使端面由外徑向內徑形成收斂間隙,導致開啟力、泄漏率和液膜剛度增加;動環(huán)角速度越高,流體溫升越大,端面熱變形越明顯,泄漏率越大;流體注入溫度越低,溫粘效應越顯著;流體注入壓力越高,熱彈變形量越大,密封端面平衡間隙亦越大。

為提高導葉式混流泵的水力性能,開展了葉頂間隙、葉輪葉片數(shù)、葉輪葉片安放角和葉輪葉片厚度對導葉式混流泵水力性能影響的研究.運用cfd軟件ansyscfx12.0,基于剪切應力輸運(sst)湍流模型和simplec算法,采用分塊結構化網(wǎng)格技術,對導葉式混流泵內流場進行了數(shù)值模擬.計算結果表明:導葉式混流泵的揚程、功率和效率都隨葉頂間隙的增大而降低;揚程和功率隨葉輪葉片數(shù)的增加而增大的幅值漸小,葉輪葉片數(shù)過多或過少對導葉式混流泵效率都不利;不同葉片安放角時揚程、功率的差別隨流量增大而逐漸增大,通過葉片安放角的調整可實現(xiàn)泵最高效率點的偏移并改變高效區(qū)的范圍;泵最高效率點隨葉片厚度減薄而向大流量偏移,且最高效率有所提高.在滿足制造工藝與安裝要求的前提下,對影響導葉式混流泵水力性能的各因素進行優(yōu)化選擇可提高導葉式混流泵的水力性能.

為了分析葉輪葉片厚度和導葉葉片厚度對混流式核主泵能量性能的影響,分別設計了3種不同葉片厚度的葉輪和3種不同葉片厚度的導葉,建立不同葉片厚度下的9種方案,通過數(shù)值模擬的方法分析了9種方案在設計工況下混流泵水力性能的變化情況。結果表明:葉輪葉片厚度變化對混流泵水力性能的影響明顯高于導葉葉片厚度,且導葉葉片厚度變化對混流泵水力性能的影響不大。

通過幾個電站混流式水輪機的現(xiàn)場水壓脈動檢測試驗發(fā)現(xiàn),在機組額定出力的20%～30%范圍內出現(xiàn)過水系統(tǒng)整體(蝸殼進口、頂蓋、尾水管)水力共振,頻率為轉頻的1～1.4倍,嚴重地影響機組穩(wěn)定運行。將在實際工程試驗中遇到的有關混流式水輪機水力振動及相關問題解決方法進行介紹。

分析了混流式水力機組減振的有效策略。

針對混流式水輪機中廣泛存在的壓力脈動問題，通過3維非穩(wěn)態(tài)流動分析方法模擬了4種中心補氣孔結構對模型水輪機內壓力脈動的影響。結果表明：中心孔補氣可以緩解部分負荷工況下的壓力脈動。從該文的模型水輪機分析，補氣孔長度為30mm時，尾水管渦帶的尺度減小。該補氣方案可以較好地減輕水輪機內的壓力脈動，并恢復尾水管中的靜壓。無論是否補氣，尾水管中的低頻成分都是水輪機壓力脈動的主要成分，而且在偏低流量工況下，尾水管內的低頻壓力脈動將傳播至導葉之前的流道。因此，減小尾水管中渦帶運動規(guī)模是控制水輪機壓力脈動的基本方向。

為驗證混流式噴水泵葉輪的加工精度和質量,將加工后的混流泵葉輪進行臺架試驗,并基于sst模型采用全結構化網(wǎng)格對臺架試驗進行非定常數(shù)值模擬。數(shù)值計算結果表明:在設計流量下數(shù)值計算得到的混流泵揚程和功率與試驗數(shù)據(jù)的誤差為1.3%和2.3%,在計算流量范圍內,混流泵揚程和功率的最大誤差小于4%,說明了該混流泵的加工精度滿足工程要求。為進一步驗證混流泵的設計水平,對其裝船后性能進行了數(shù)值計算和實船試航,試航結果表明,該混流泵的推進航速超過設計航速9.4%,并且數(shù)值預報航速與試航結果誤差為1.5%,這既驗證了設計方法的有效性,也驗證了所采用的數(shù)值模型的準確性。

描述了高水頭混流式機組在水力和機械開發(fā)方面的某些關鍵點。這些關鍵點表明,作為近年來設計過程細化的結果,在早期設計階段,采用數(shù)值方法預測動態(tài)特性是可能的。給出了最新的原型試驗結果,并同時與數(shù)值分析和模型試驗結果進行了比較。對項目的開發(fā)背景及其必要性、試驗模擬過程以及優(yōu)化設計等作了介紹。

采用cfd方法研究kamewa公司的某型噴水推進混流泵的流體動力性能,并分析其內部流場特性。通過幾何建模,將泵劃分為進口、葉輪、導葉體和噴口四部分。分別采用結構化網(wǎng)格離散計算區(qū)域。應用k-ε和k-ω相結合的sst湍流模型封閉控制方程,采用全隱式多區(qū)域網(wǎng)格耦合求解。預報其功率、揚程、效率等特性,將泵功率的計算結果與該泵廠家試驗數(shù)據(jù)進行比較,誤差在2%以內。說明本研究采用的cfd方法預報該泵的流體動力性能真實可信。根據(jù)計算結果,對內流場的流線和葉片表面的壓力分布做了詳細分析。

第1頁共1頁 惠爾混流式強制循環(huán)泵的參數(shù) 一、ecp混流泵概述 ecp系列單級懸臂式結構蒸發(fā)強制循環(huán)泵為大流量，中揚程混流泵。 其結構合理，抗汽蝕性能好，可靠性高，效率高。適用于雙加熱室串 聯(lián)或多程式加熱室等新型蒸發(fā)器，適用于介質粘度大和循環(huán)阻力大的 蒸發(fā)器，適用于反循環(huán)式蒸發(fā)器和低位式蒸發(fā)室的強制循環(huán)，同時也 第2頁共2頁 適用于高粘度物料的濃縮或含有一定顆粒的腐蝕性介質的輸送。因其 揚程比軸流泵高，所以取代軸流泵廣泛應用于各類蒸發(fā)結晶項目上。 二、ecp混流泵運行范圍 泵進出口直徑：150、200、250、300、350、400、450、500、650、 800 揚程：6~22m 流量范圍：200~8610m3/h 工作壓力：≤1mpa 工作溫度：≤170℃ 三、ecp混流式蒸發(fā)循環(huán)泵優(yōu)點 支撐強度高，泵殼可以承受極高的管道壓力，且運行

高水頭混流式水輪機的發(fā)展趨勢及水力特點——高水頭混流式水輪機是當前較為先進的水輪機設備，具有尺寸小、重量輕、水力效率高等優(yōu)點。在設計過程中，考慮了不同部件對水力效率的影響，設計開發(fā)了長短葉片轉輪和帶翼大端面大軸頸偏心導葉，解決了高水頭機組在運...

后置導葉作為斜流泵的主要過流部件,在改善葉輪出口流場及對斜流泵水力特性影響起著重要作用.為研究不同后置導葉結構對斜流泵水力特性的影響,根據(jù)長短導葉位置匹配建立3種復合型導葉結構方案,每種方案分別選取0.6q-d、0.8q-d、1.0q-d、1.2q-d和1.4q-d五個流量工況條件進行cfd數(shù)值計算,通過效率、揚程以及內部流場狀態(tài)的分析,結果顯示:不同位置的短導葉結構對水力特性影響較大,設計流量工況下,短導葉在后置導葉流道的進口處流場相對平順,出口漩渦較小,整體水力性能較好;但偏離設計流量工況下,短導葉在后置導葉流道的出口處的整體水力性能較好.研究結果可為斜流泵導葉結構設計提供參考.

本文是筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗，并結合相關文獻資料，對混流式水輪機的水力不穩(wěn)定性原因進行了分析，并提出了幾點保障水力穩(wěn)定性對策。

在核主泵變頻器優(yōu)化設計的研究中,根據(jù)ap1000相關參數(shù),針對新的主泵系統(tǒng)變頻要求,為增強系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性,采用強制漩渦法和速度系數(shù)法將設計轉速從1750r/min降至1450r/min設計核主泵過流部件,以適應我國50hz電網(wǎng)需求。利用多重參考系模型、simplec算法,對所設計的核主泵過流部件高溫高壓工況進行全流量數(shù)值仿真并且對比常溫常壓工況,繪制出流量-效率,流量-揚程曲線圖。仿真結果證明,水力設計方案可行,表明內流部件和工質滿足主泵性能要求。

介紹混流式水輪機導水機構在制造過程中需要注意的幾個問題,以及為了保證質量而采取的措施。

核主泵概述

1 混流式水輪機安裝作業(yè)指導書 1、混流式水輪機安裝工藝流程圖 2、作業(yè)方法及要求 2.1施工準備 2.1.1熟悉圖紙及制造廠的技術資料，了解設備的結構特點、技術要求及 施工準備 尾水管里襯拼裝 座環(huán)、基礎環(huán)組裝及安裝 蝸殼掛裝及安裝 機坑里襯、接力器里襯安裝 機坑測定與座環(huán)、基礎環(huán)加工 導水機構予裝 轉輪與主軸整體吊入機坑 導水機構安裝 機組聯(lián)軸、軸線調整 主軸密封及水導軸承安裝 輔助設備及管路安裝 起動試運行 尾水管里襯砼澆筑 座環(huán)、基礎環(huán)支墩砼澆筑 蝸殼支墩砼澆筑 機組二期砼澆筑 尾水管里襯安裝 蝸殼拼裝 2 工藝要求。 2.1.2根據(jù)工程特點，結合現(xiàn)場的具體情況，編制施工技術措施。 2.1.3對施工人員進行技術交底。 2.1.4臨時工裝、器具制作，施工工器具準備。 2.2尾水管里襯拼裝與安裝 2.2.1作業(yè)方法 2.2.1.1根據(jù)尾水管到貨設備的具體情況（若為

混流式葉輪是離心泵和軸流泵的組合，其設計和工作原理結合了兩者的特性。這種類型的葉輪在許多工業(yè)應用中表現(xiàn)出色，特別是在需要高流量和中等揚程的場合?；炝魇饺~輪的使用可以提高泵的效率，降低能耗，并提供更穩(wěn)定的流量性能。

采用高質量結構化網(wǎng)格離散混流泵計算域,基于雷諾時均(rans)方程和剪切應力輸運(sst)湍流模型對混流泵內流場進行數(shù)值模擬。采用多種定性和定量指標對不同葉輪葉片厚度時混流泵的揚程、功率和效率特性及葉輪進、出口的流場流動情況進行對比分析。結果表明:在相同流量下,隨葉輪葉片厚度減薄,泵的揚程和功率增加,且最高效率點向大流量工況偏移,最高效率略有升高;葉輪葉片厚度減薄提高了流場流動均勻度,改善了葉片表面壓力分布情況,使空化性能得以改善。

為了提高設計過程中對混流泵性能的可控制程度,開展了出口環(huán)量分布規(guī)律對混流泵性能的影響研究。基于三元反設計理論,將環(huán)量vur在軸面流線方向上的偏導數(shù)作為載荷分布的控制參數(shù),根據(jù)出口環(huán)量分布規(guī)律的不同設計了平均型、遞增型和遞減型3個混流泵葉輪。基于雷諾時均navier-stokes方程、sst湍流模型和多重參考坐標系模型對泵內流場進行數(shù)值模擬,對泵的效率、空化、葉輪出口的總壓及軸面速度沿葉高的分布規(guī)律進行比較與分析。結果表明:遞增型泵效率最高但空化最差,遞減型泵性能正好相反;基于變出口環(huán)量分布的三元反設計方法能有效控制葉片不同葉高處的做功能力,遞增型葉輪出口的總壓和軸面速度隨半徑增加而增加的速度最快。

核主泵是壓水堆核電站核島內唯一長期高速旋轉的裝備,是核電站的"心臟"。該文針對第三代核主泵ap1000的水力要求,開發(fā)基于數(shù)值模擬的混流式核主泵優(yōu)化設計平臺。利用該平臺開展了球形壓水室直徑及導葉包角和導葉數(shù)對球形壓水室內水力損失影響的研究。研究表明這三者對球形壓水室的水力損失有著較明顯的影響。實踐表明該平臺可用性好,效率高。

在開放的能源市場中,目前的競爭形勢迫切要求對現(xiàn)有和新建的電站作經(jīng)濟評估?，F(xiàn)有水電站的更新改造變得越來越重要。介紹了歐洲的一個主要制造廠對改造工程的混流式轉輪設計和制造方法。