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高温高压泵叶轮的研究

来源:未知作者:盛瑞高压泵发表时间:2017年04月17日 13时33分39秒

叶轮作为髙温高压泵的主要动力元件,其叶型、叶片数以及叶轮的强度等对泵的正常运行和性能起着至关重要的作用,因此对高温高压泵叶轮有必要深人研究。研究表明,压水室一定时,适当增大叶轮出口宽度,可扩大泵的高效范围。为了探知叶轮能量与叶片厚度的关系,杨敏官等㈣利用理论分析和数值模拟的方法进行分析,发现随着叶轮叶片厚度减薄或者叶片最厚位置由进口向出口移动时,最高效率值有所增大且高效点向大流量工况偏移;当叶片最厚处在靠近进口边约1/3处时,叶轮水力效率值最大。
高温高压泵的轴向力问题也是不可忽视的。为了研究叶轮平衡孔对于髙温高压泵的作用效果.沙玉俊等利用数值模拟技术对泵叶轮有无平衡孔进行对比分析。根据压力分布,可知平衡孔存在时由于减小了其周围的压力从而达到了减小轴向力的目的,但增加了容积损失和湍动能。通过流线分布(如图)可知平衡孔对叶轮内流体的流态影响并不大。因此为平衡高温高压带来的轴向力,平衡孔是有必要的。
对叶轮进行优化设计的同时,叶轮的强度问题研究也不可小视。李颖以核主栗叶轮为模型进行应力分析,发现叶轮根部受到较大的应力作用,尤其是根部中间位置;温度对于叶轮影响较小,但是高温的长期作用将严重影响到叶轮材料的抗疲劳性能,降低叶轮的疲劳寿命。通过Fe-safe软件对叶轮进行疲劳分析,验证了结构上发生应力集中的部位通常是疲劳寿命值最低的部位这一理论。因此在进行结构设计时应对易发生应力集中的部位采取有效的预防措施。

周温局压栗的压水室
高温高压泵的压水室是主要承压部件,其水力模型及结构对泵的性能影响至关重要,其承压状况对泵的安全运行息息相关。
压水室扩散管位置、截面形状、扩散管形状的不同对泵性能有着不同的影响。研究发现,相对于中心出口,侧边出口时泵的水力性能更好一点,但中心出口利于承压和安全运行,基于核主泵的安全运行而选择中心出口;随着蜗壳喉部面积和进口宽度的增大,小流量区蜗壳中更易产生回流,使扬程降低,高效区向大流量偏移;分析发现半球形截面相对于扁球形截面流动损失更小,圆台形扩散管的性能要优于圆柱形M。改变常规导叶使其旋转些许度数(导叶非均布),可减少流动冲击与损失,提高流动效率。
导叶数与叶轮叶片数的匹配对泵的性能影响很大。为探究高温高压泵导叶与叶轮的匹配性对其水力性能的影响以及寻求最优匹配数,王文杰等基于CFX软件对于导叶与叶轮的匹配进行了预测。研究发现导叶与叶轮的匹配性对余热排出泵的水力性能影响很大且两者相互影响,导叶对小流量和大流量工况下性能的影响比对设计工况的影响程度高,提议在设计时应仔细考虑两者的匹配性杨从新等|2"利用Fluent软件对以核主泵为原始模型的三个模型泵进行了叶轮与导叶数的匹配对比分析,结果表明最传的导叶叶片数位于叶轮叶片数的2倍附近,t[两数互质时泵的水力性能达到最优。
谢蓉、张明柱等对泵的压水室也进行了大ft的研究,并取得了一些成果。从强度方面对压水室进行分析,董亮等针对冶金用高温高压泵的泵体强度,利用数值模拟得到泵体应力分布,各支承部位的应力较大,高温高压条件下,泵体温度梯度较大位置应力较大。王岩等通过对余热排出泵的泵体进行热冲击计算,发现不同区域的结构强度不同,提议对强度较弱处进行优化设计以延长其寿命。