CN103591046A - 一种多源约束下的大功率屏蔽电机核主泵高效水力模型 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及叶片泵技术领域，公开了一种多源约束下的大功率屏蔽电机核主泵高效水力模型，包括：叶轮以及与之相匹配的导叶；叶轮由六个动叶片构成，叶轮进水边为强后弯扭，叶轮的叶型为变包角三维空间扭曲型；导叶由十五个静叶片构成，导叶为空间式与径向式相结合的弯扭型。本发明的水力模型由叶轮以及与之相匹配的导叶组成，增加了叶轮模态节径数避免发生低节径共振，降低了动静干涉效应；叶轮进水边为强后弯扭，增加了过流能力同时兼顾良好汽蚀性能，叶轮的叶型为变包角三维空间扭曲型，改善了流动状态，获得高效率降低功率；采用空间式与径向式相结合的弯扭型导叶，增加了导流能力，与等截面准球形压水室匹配，减少流动损失提高了整体效率。

Description

一种多源约束下的大功率屏蔽电机核主泵高效水力模型
技术领域
本发明涉及叶片泵技术领域，特别涉及一种多源约束下的大功率屏蔽电机核主泵高效水力模型。
背景技术
核主泵是核电站反应唯一回路主要承压边界，也是唯一的旋转设备，有核电站“心脏”之称。其中，核主泵过流部件是与高温高压冷却剂相互作用最显著的部件，是维持冷却剂不间断循环的动力来源；其性能不仅对核主泵整体性能有决定性的影响，而且对核主泵其他部件的设计也起着至关重要的作用；核主泵长周期的安全运行、高稳定性以及长寿命都与过流部件的性能息息相关。
CAP1400是我国自主研发的大型屏蔽电机核主泵，其要求提供的冷却剂流量高于目前引进世界最先进的AP1000屏蔽电机主泵的设计指标。有诸多苛刻的约束条件，如：限制压水室尺寸与结构形式、在特定等截面准球形压水室限制下不但要提供更多的流量而且要减少电机功率输出、要求设计工况下具有高效水力性能等。
因此，亟待一种多源约束下的大功率屏蔽电机核主泵高效水力模型。
发明内容
本发明的目的是：为了解决上述大功率屏蔽电机主泵水力设计问题，提供一种多源约束下的大功率屏蔽电机核主泵高效水力模型，在结构形式与尺寸限定下具有高效率、大流量、低功率的水力性能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供了一种多源约束下的大功率屏蔽电机核主泵高效水力模型，所述水力模型适用于在结构形式与尺寸限定的等截面球形压水室下有高效率、大流量、低功率要求的CAP1400屏蔽电机主泵，进一步包括：叶轮1以及与之相匹配的导叶2；所述叶轮1由六个动叶片构成，叶轮进水边5为强后弯扭，叶轮的叶型为变包角三维空间扭曲型；所述导叶2由十五个静叶片构成，导叶2的叶片为空间式与径向式相结合的弯扭型。
其中：所述叶轮1的六个动叶片与导叶2的十五个静叶片相匹配。
其中：所述叶轮进水边5的后盖板侧6为强后弯扭，后盖板侧6包角大于前盖板侧7包角40度。
其中：所述导叶进水边3为扭曲空间式，导叶出水边4为弯曲径向式，两者相结合成弯扭型，叶片平均包角为35度，且导叶进水边3与导叶出水边4均与轴线9平行。
本发明的有益效果是：本发明的水力模型由叶轮以及与之相匹配的导叶组成，叶轮采用六个动叶片，导叶采用十五个静叶片，增加了叶轮模态节径数避免发生低节径共振，降低了动静干涉效应；叶轮进水边为强后弯扭，增加了过流能力同时兼顾良好汽蚀性能，叶轮的叶型为变包角三维空间扭曲型，改善流动状态，获得高效率降低功率；采用空间式与径向式相结合的弯扭型导叶，增加了导流能力，与等截面准球形压水室匹配以减少流动损失提高整体效率。
附图说明
图1是本发明的水力模型轴面示意图。
图2是本发明的叶轮进口平面示意图。
图3是本发明的叶轮叶型示意图。
图4是本发明的与叶轮相匹配的导叶平面示意图。
图中：1-叶轮；2-导叶；3-导叶进水边；4-导叶出水边；5-叶轮进水边；6-后盖板侧；7-前盖板侧，8-进口，9-轴线。
具体实施方式
本发明一种多源约束下的大功率屏蔽电机核主泵高效水力模型，所述水力模型即过流部件适用于在结构形式与尺寸限定的等截面球形压水室下有高效率、大流量、低功率要求的CAP1400屏蔽电机主泵，进一步包括：叶轮1以及与之相匹配的导叶2；所述叶轮1由六个动叶片构成，叶轮进水边5为强后弯扭，叶轮的叶型为变包角三维空间扭曲型；所述导叶2由十五个静叶片构成，导叶2的叶片为空间式与径向式相结合的弯扭型。
所述叶轮1的六个动叶片与导叶2的十五个静叶片相匹配。
所述叶轮进水边5的后盖板侧6为强后弯扭，后盖板侧6包角大于前盖板侧7包角40度。
所述导叶进水边3为扭曲空间式，导叶出水边4为弯曲径向式，两者相结合成弯扭型，叶片平均包角为35度，且导叶进水边3与导叶出水边4均与轴线9平行。
下面结合附图和验证试验对本发明进行详细说明。
参照图1，本发明一种多源约束下的大功率屏蔽电机核主泵高效水力模型由叶轮1和导叶2构成，所述叶轮1为闭式叶轮。
参照图2和图3，叶轮进水边5向后盖板侧6弯扭，叶轮的叶型成空间扭曲型；由图2中两虚线间可见，叶片包角由后盖板侧6向前盖板侧7逐渐减小，后盖板侧6包角大于前盖板侧7包角40度。
参照图4，导叶2包括十五个静叶片，导叶进水边3为空间扭曲，导叶出水边4为径向弯曲。
本发明的制备方法为：首先依据CAP1400核主泵参数要求进行1:2.5比例缩尺；然后利用贝塞尔曲线参数化全三维设计，借助CFD计算进行优化；最后采用3D快速成型技术精密铸造。
本发明在“国家工业泵质量监督检测中心”进行试验验证。验证试验与真机工况换算结果为：
（1） 设计参数下水力模型实测效率为81.7%，换算到真机工况其效率高达86.45%。
（2） 换算到真机工况流量为21662m^3/h，达到CAP1400核主泵过流量要求，大流量下消耗功率仅为6146kw。
（3） 实测必需汽蚀余量NPSH3为10.46m，在高效率、大流量下兼顾良好汽蚀性能。
综上所述，本发明能够满足大功率屏蔽电机核主泵所需要达到的各项苛刻条件，能够为CAP1400屏蔽电机核主泵过流部件水力设计提供借鉴。
以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。 

Claims (4)

1.一种多源约束下的大功率屏蔽电机核主泵高效水力模型，包括：叶轮（1）以及与之相匹配的导叶（2）；其特征在于：所述叶轮（1）由六个动叶片构成，叶轮进水边（5）为强后弯扭，叶轮的叶型为变包角三维空间扭曲型；所述导叶（2）由十五个静叶片构成，导叶（2）的叶片为空间式与径向式相结合的弯扭型。
2.根据权利要求1所述的一种多源约束下的大功率屏蔽电机核主泵高效水力模型，其特征在于：所述叶轮（1）的六个动叶片与导叶（2）的十五个静叶片相匹配。
3.根据权利要求1所述的一种多源约束下的大功率屏蔽电机核主泵高效水力模型，其特征在于：所述叶轮进水边（5）的后盖板侧（6）为强后弯扭，后盖板侧（6）包角大于前盖板侧（7）包角40度。
4.根据权利要求1所述的一种多源约束下的大功率屏蔽电机核主泵高效水力模型，其特征在于：所述导叶进水边（3）为扭曲空间式，导叶出水边（4）为弯曲径向式，两者相结合成弯扭型，叶片平均包角为35度，且导叶进水边（3）与导叶出水边（4）均与轴线（9）平行。
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