不同結(jié)構(gòu)導(dǎo)流體對(duì)混流式核主泵水力性能的影響

針對(duì)核主泵用流體靜壓型機(jī)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(diǎn),通過(guò)建立收斂臺(tái)階端面流體靜壓型機(jī)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(duì)密封進(jìn)行流、固、熱耦合分析,研究熱彈變形對(duì)密封性能的影響;同時(shí)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(jié)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(nèi)徑形成收斂間隙,導(dǎo)致開(kāi)啟力、泄漏率和液膜剛度增加;動(dòng)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(yīng)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(dǎo)葉式混流泵的水力性能,開(kāi)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(duì)導(dǎo)葉式混流泵水力性能影響的研究.運(yùn)用cfd軟件ansyscfx12.0,基于剪切應(yīng)力輸運(yùn)(sst)湍流模型和simplec算法,采用分塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格技術(shù),對(duì)導(dǎo)葉式混流泵內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬.計(jì)算結(jié)果表明:導(dǎo)葉式混流泵的揚(yáng)程、功率和效率都隨葉頂間隙的增大而降低;揚(yáng)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(guò)多或過(guò)少對(duì)導(dǎo)葉式混流泵效率都不利;不同葉片安放角時(shí)揚(yáng)程、功率的差別隨流量增大而逐漸增大,通過(guò)葉片安放角的調(diào)整可實(shí)現(xiàn)泵最高效率點(diǎn)的偏移并改變高效區(qū)的范圍;泵最高效率點(diǎn)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(duì)影響導(dǎo)葉式混流泵水力性能的各因素進(jìn)行優(yōu)化選擇可提高導(dǎo)葉式混流泵的水力性能.

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

通過(guò)幾個(gè)電站混流式水輪機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)水壓脈動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在機(jī)組額定出力的20%～30%范圍內(nèi)出現(xiàn)過(guò)水系統(tǒng)整體(蝸殼進(jìn)口、頂蓋、尾水管)水力共振,頻率為轉(zhuǎn)頻的1～1.4倍,嚴(yán)重地影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。將在實(shí)際工程試驗(yàn)中遇到的有關(guān)混流式水輪機(jī)水力振動(dòng)及相關(guān)問(wèn)題解決方法進(jìn)行介紹。

分析了混流式水力機(jī)組減振的有效策略。

針對(duì)混流式水輪機(jī)中廣泛存在的壓力脈動(dòng)問(wèn)題，通過(guò)3維非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)分析方法模擬了4種中心補(bǔ)氣孔結(jié)構(gòu)對(duì)模型水輪機(jī)內(nèi)壓力脈動(dòng)的影響。結(jié)果表明：中心孔補(bǔ)氣可以緩解部分負(fù)荷工況下的壓力脈動(dòng)。從該文的模型水輪機(jī)分析，補(bǔ)氣孔長(zhǎng)度為30mm時(shí)，尾水管渦帶的尺度減小。該補(bǔ)氣方案可以較好地減輕水輪機(jī)內(nèi)的壓力脈動(dòng)，并恢復(fù)尾水管中的靜壓。無(wú)論是否補(bǔ)氣，尾水管中的低頻成分都是水輪機(jī)壓力脈動(dòng)的主要成分，而且在偏低流量工況下，尾水管內(nèi)的低頻壓力脈動(dòng)將傳播至導(dǎo)葉之前的流道。因此，減小尾水管中渦帶運(yùn)動(dòng)規(guī)模是控制水輪機(jī)壓力脈動(dòng)的基本方向。

為驗(yàn)證混流式噴水泵葉輪的加工精度和質(zhì)量,將加工后的混流泵葉輪進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn),并基于sst模型采用全結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對(duì)臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行非定常數(shù)值模擬。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明:在設(shè)計(jì)流量下數(shù)值計(jì)算得到的混流泵揚(yáng)程和功率與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差為1.3%和2.3%,在計(jì)算流量范圍內(nèi),混流泵揚(yáng)程和功率的最大誤差小于4%,說(shuō)明了該混流泵的加工精度滿足工程要求。為進(jìn)一步驗(yàn)證混流泵的設(shè)計(jì)水平,對(duì)其裝船后性能進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和實(shí)船試航,試航結(jié)果表明,該混流泵的推進(jìn)航速超過(guò)設(shè)計(jì)航速9.4%,并且數(shù)值預(yù)報(bào)航速與試航結(jié)果誤差為1.5%,這既驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的有效性,也驗(yàn)證了所采用的數(shù)值模型的準(zhǔn)確性。

描述了高水頭混流式機(jī)組在水力和機(jī)械開(kāi)發(fā)方面的某些關(guān)鍵點(diǎn)。這些關(guān)鍵點(diǎn)表明,作為近年來(lái)設(shè)計(jì)過(guò)程細(xì)化的結(jié)果,在早期設(shè)計(jì)階段,采用數(shù)值方法預(yù)測(cè)動(dòng)態(tài)特性是可能的。給出了最新的原型試驗(yàn)結(jié)果,并同時(shí)與數(shù)值分析和模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。對(duì)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)背景及其必要性、試驗(yàn)?zāi)M過(guò)程以及優(yōu)化設(shè)計(jì)等作了介紹。

采用cfd方法研究kamewa公司的某型噴水推進(jìn)混流泵的流體動(dòng)力性能,并分析其內(nèi)部流場(chǎng)特性。通過(guò)幾何建模,將泵劃分為進(jìn)口、葉輪、導(dǎo)葉體和噴口四部分。分別采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格離散計(jì)算區(qū)域。應(yīng)用k-ε和k-ω相結(jié)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(yù)報(bào)其功率、揚(yáng)程、效率等特性,將泵功率的計(jì)算結(jié)果與該泵廠家試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,誤差在2%以內(nèi)。說(shuō)明本研究采用的cfd方法預(yù)報(bào)該泵的流體動(dòng)力性能真實(shí)可信。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,對(duì)內(nèi)流場(chǎng)的流線和葉片表面的壓力分布做了詳細(xì)分析。

第1頁(yè)共1頁(yè) 惠爾混流式強(qiáng)制循環(huán)泵的參數(shù) 一、ecp混流泵概述 ecp系列單級(jí)懸臂式結(jié)構(gòu)蒸發(fā)強(qiáng)制循環(huán)泵為大流量，中揚(yáng)程混流泵。 其結(jié)構(gòu)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(zhì)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(qiáng)制循環(huán)，同時(shí)也 第2頁(yè)共2頁(yè) 適用于高粘度物料的濃縮或含有一定顆粒的腐蝕性介質(zhì)的輸送。因其 揚(yáng)程比軸流泵高，所以取代軸流泵廣泛應(yīng)用于各類蒸發(fā)結(jié)晶項(xiàng)目上。 二、ecp混流泵運(yùn)行范圍 泵進(jìn)出口直徑：150、200、250、300、350、400、450、500、650、 800 揚(yáng)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(diǎn) 支撐強(qiáng)度高，泵殼可以承受極高的管道壓力，且運(yùn)行

高水頭混流式水輪機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及水力特點(diǎn)——高水頭混流式水輪機(jī)是當(dāng)前較為先進(jìn)的水輪機(jī)設(shè)備，具有尺寸小、重量輕、水力效率高等優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮了不同部件對(duì)水力效率的影響，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了長(zhǎng)短葉片轉(zhuǎn)輪和帶翼大端面大軸頸偏心導(dǎo)葉，解決了高水頭機(jī)組在運(yùn)...

后置導(dǎo)葉作為斜流泵的主要過(guò)流部件,在改善葉輪出口流場(chǎng)及對(duì)斜流泵水力特性影響起著重要作用.為研究不同后置導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)對(duì)斜流泵水力特性的影響,根據(jù)長(zhǎng)短導(dǎo)葉位置匹配建立3種復(fù)合型導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)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(gè)流量工況條件進(jìn)行cfd數(shù)值計(jì)算,通過(guò)效率、揚(yáng)程以及內(nèi)部流場(chǎng)狀態(tài)的分析,結(jié)果顯示:不同位置的短導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)對(duì)水力特性影響較大,設(shè)計(jì)流量工況下,短導(dǎo)葉在后置導(dǎo)葉流道的進(jìn)口處流場(chǎng)相對(duì)平順,出口漩渦較小,整體水力性能較好;但偏離設(shè)計(jì)流量工況下,短導(dǎo)葉在后置導(dǎo)葉流道的出口處的整體水力性能較好.研究結(jié)果可為斜流泵導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考.

本文是筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料，對(duì)混流式水輪機(jī)的水力不穩(wěn)定性原因進(jìn)行了分析，并提出了幾點(diǎn)保障水力穩(wěn)定性對(duì)策。

在核主泵變頻器優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究中,根據(jù)ap1000相關(guān)參數(shù),針對(duì)新的主泵系統(tǒng)變頻要求,為增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,采用強(qiáng)制漩渦法和速度系數(shù)法將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速?gòu)?750r/min降至1450r/min設(shè)計(jì)核主泵過(guò)流部件,以適應(yīng)我國(guó)50hz電網(wǎng)需求。利用多重參考系模型、simplec算法,對(duì)所設(shè)計(jì)的核主泵過(guò)流部件高溫高壓工況進(jìn)行全流量數(shù)值仿真并且對(duì)比常溫常壓工況,繪制出流量-效率,流量-揚(yáng)程曲線圖。仿真結(jié)果證明,水力設(shè)計(jì)方案可行,表明內(nèi)流部件和工質(zhì)滿足主泵性能要求。

介紹混流式水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)在制造過(guò)程中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題,以及為了保證質(zhì)量而采取的措施。

核主泵概述

1 混流式水輪機(jī)安裝作業(yè)指導(dǎo)書(shū) 1、混流式水輪機(jī)安裝工藝流程圖 2、作業(yè)方法及要求 2.1施工準(zhǔn)備 2.1.1熟悉圖紙及制造廠的技術(shù)資料，了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求及 施工準(zhǔn)備 尾水管里襯拼裝 座環(huán)、基礎(chǔ)環(huán)組裝及安裝 蝸殼掛裝及安裝 機(jī)坑里襯、接力器里襯安裝 機(jī)坑測(cè)定與座環(huán)、基礎(chǔ)環(huán)加工 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)予裝 轉(zhuǎn)輪與主軸整體吊入機(jī)坑 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝 機(jī)組聯(lián)軸、軸線調(diào)整 主軸密封及水導(dǎo)軸承安裝 輔助設(shè)備及管路安裝 起動(dòng)試運(yùn)行 尾水管里襯砼澆筑 座環(huán)、基礎(chǔ)環(huán)支墩砼澆筑 蝸殼支墩砼澆筑 機(jī)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(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，編制施工技術(shù)措施。 2.1.3對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。 2.1.4臨時(shí)工裝、器具制作，施工工器具準(zhǔn)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(shè)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(shè)計(jì)和工作原理結(jié)合了兩者的特性。這種類型的葉輪在許多工業(yè)應(yīng)用中表現(xiàn)出色，特別是在需要高流量和中等揚(yáng)程的場(chǎng)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(zhì)量結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格離散混流泵計(jì)算域,基于雷諾時(shí)均(rans)方程和剪切應(yīng)力輸運(yùn)(sst)湍流模型對(duì)混流泵內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。采用多種定性和定量指標(biāo)對(duì)不同葉輪葉片厚度時(shí)混流泵的揚(yáng)程、功率和效率特性及葉輪進(jìn)、出口的流場(chǎng)流動(dòng)情況進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:在相同流量下,隨葉輪葉片厚度減薄,泵的揚(yáng)程和功率增加,且最高效率點(diǎn)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(chǎng)流動(dòng)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(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)混流泵性能的可控制程度,開(kāi)展了出口環(huán)量分布規(guī)律對(duì)混流泵性能的影響研究。基于三元反設(shè)計(jì)理論,將環(huán)量vur在軸面流線方向上的偏導(dǎo)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(shè)計(jì)了平均型、遞增型和遞減型3個(gè)混流泵葉輪?；诶字Z時(shí)均navier-stokes方程、sst湍流模型和多重參考坐標(biāo)系模型對(duì)泵內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,對(duì)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(jìn)行比較與分析。結(jié)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(shè)計(jì)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(nèi)唯一長(zhǎng)期高速旋轉(zhuǎn)的裝備,是核電站的"心臟"。該文針對(duì)第三代核主泵ap1000的水力要求,開(kāi)發(fā)基于數(shù)值模擬的混流式核主泵優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)。利用該平臺(tái)開(kāi)展了球形壓水室直徑及導(dǎo)葉包角和導(dǎo)葉數(shù)對(duì)球形壓水室內(nèi)水力損失影響的研究。研究表明這三者對(duì)球形壓水室的水力損失有著較明顯的影響。實(shí)踐表明該平臺(tái)可用性好,效率高。

在開(kāi)放的能源市場(chǎng)中,目前的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)迫切要求對(duì)現(xiàn)有和新建的電站作經(jīng)濟(jì)評(píng)估。現(xiàn)有水電站的更新改造變得越來(lái)越重要。介紹了歐洲的一個(gè)主要制造廠對(duì)改造工程的混流式轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)和制造方法。