CN103912520A - 一种叶轮偏心放置平衡径向力的核主泵压水室设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种叶轮偏心放置平衡径向力的核主泵压水室设计方法。具有前后盖板，是一种闭式混流式叶轮，叶轮相对于基圆中心偏心放置。本发明利用以下几个关系式来确定叶轮压水室的主要几何参数和径向力轴向力的计算公式，主要包括：压水室基圆直径、压水室进口宽度、压水室截面圆弧段半径、压水室截面直线段高度、扩散管对应角、偏心角、叶轮偏心距e、径向力、轴向力T等。本发明在实践中可以很好地抵消一部分径向力，提高核主泵的运行可靠性，满足用户对安全性的需求。

Description

一种叶轮偏心放置平衡径向力的核主泵压水室设计方法

技术领域

本发明涉及一种核主泵压水室设计方法，特别涉及一种叶轮偏心放置平衡径向力的核主泵压水室设计方法。

背景技术

核反应堆冷却剂主循环泵简称核主泵，是确保核电站安全和可靠运行的最关键动力设备，其属于核Ⅰ级。核主泵长期稳定安全地运行对冷却堆芯以及防止核电站事故的发生尤为重要，因此核主泵常被称作核电站的心脏。核主泵和普通水泵相比更注重其安全性，由于类球形形状的等截面环形压水室其承压能力相较于非对称结构的蜗形压水室更好，因而核主泵均采用类球形的等截面环形压水室。由于核主泵独特的压水室设计，使其在运行过程中不可避免的产生径向力。目前，多采用双向推力轴承等抵消径向力来确保核主泵安全稳定运行。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种叶轮偏心放置平衡径向力的核主泵压水室设计方法。通过采用本发明设计的叶轮偏心放置的方法，可以很好地抵消一部分径向力，提高核主泵的运行可靠性。

实现上述目的所采用的技术方案是:

核主泵的主要结构参数由以下计算方法得到：

（1）压水室基圆直径                                               

      

 式中：—压水室基圆直径，mm；

       —叶轮外径，mm；

（2）压水室进口宽度

        

        式中：—压水室进口宽度，mm;

              —叶轮出口宽度，mm；

  （3）压水室截面形状

      

     

     

     

      式中：—压水室截面面积，；

            —核主泵流量，/;

            —压水室断面平均流速，m/s;

            —速度系数，取，比转速较大者取小值；

        —重力加速度，；

        —核主泵扬程，m;

        —压水室直线段高度，mm;

        —压水室截面圆弧段半径，mm；

 （4）扩散管对应角

       

      式中：—扩散管对应角，；

  （5）偏心角

     

     式中：—偏心角，；

          —扩散管对应角，；

（6）偏心距e的确定：

式中：

—叶轮偏心距，mm；

—压水室基圆直径，mm；

—叶轮外径，mm；

（7）径向力

式中：

—径向力，；

—工作介质密度，；

—重力加速度，；

—偏心修正系数，取；

—实验系数，取，比转速较大者取大值；

—核主泵扬程，m;

—核主泵叶轮外径，mm；

—包括盖板的叶轮出口宽度，mm；

（8）轴向力

    轴向力可由实验测量得到，其满足以下公式：

式中: 

—轴向力，N；

—工质流动产生的轴向力，N；

—系数，当比转速在220~440之间，取=0.8~0.9；

—工作介质密度，；

—重力加速度，；

—核主泵扬程，m;

—叶轮密封环半径，mm；

—叶轮轮毂半径，mm；

—叶轮立式布置产生的轴向力，N；

—叶轮重力，N；

—叶轮流道内工质重力，N；

根据以上步骤，我们可以得到一种叶轮偏心放置平衡径向力的核主泵压水室设计方法。

本发明的有益效果是：通过采用本发明设计的叶轮偏心放置的方法而制造的核主泵，可以很好地抵消一部分径向力，提高核主泵的运行可靠性，满足用户对安全性的需求。

附图说明

图1是本发明一个实施例的叶轮压水室简图。

图2是本发明一个实施例的压水室水力图。

图3是本发明一个实施例的叶轮轴面投影图。

图4是本发明一个实施例的压水室截面图。

图中：1.压水室基圆直径，2.叶轮外径D ₂ ，3.包括盖板的叶轮出口宽度，4.叶轮密封环半径，5.叶轮轮毂半径，6.叶轮偏心距e，7.扩散管对应角，8.偏心角，9.压水室进口宽度，10.压水室截面圆弧段半径，11.压水室截面直线段高度。

具体实施方式

图1、图2和图3共同确定了这个实施例的叶轮压水室形状。它具有前后盖板，是一种闭式混流式叶轮，叶轮相对于基圆中心偏心放置。本实施例在实践中可以很好地抵消一部分径向力，提高核主泵的运行可靠性，满足用户对安全性的需求。本发明利用以下几个关系式来确定叶轮压水室的主要几何参数和径向力轴向力的计算公式，主要包括：压水室基圆直径、压水室进口宽度、压水室截面圆弧段半径、压水室截面直线段高度、扩散管对应角、偏心角、叶轮偏心距e、径向力、轴向力T等。

关系式如下：

;

;

    ;

    ;

     ;

 ;

;

;

；

；

；

；

；

通过采用本发明设计的叶轮偏心放置的方法而制造的核主泵，可以很好地抵消一部分径向力，约为30%左右，提高核主泵的运行可靠性，满足用户对安全性的需求。

以上，为本发明专利参照实施例做出的具体说明，但是本发明并不限于上述实施例，也包含本发明构思范围内的其他实施例或变形例。

Claims (1)

1.一种叶轮偏心放置平衡径向力的核主泵压水室设计方法，其特征在于，核主泵的主要结构参数为：

压水室基圆直径                                               

      

 式中：—压水室基圆直径，mm；

       —叶轮外径，mm；

压水室进口宽度

        

        式中：—压水室进口宽度，mm;

              —叶轮出口宽度，mm；

  （3）压水室截面形状

      

    

     

      式中：—压水室截面面积，；

            —核主泵流量，/;

            —压水室断面平均流速，m/s;

            —速度系数，取，比转速较大者取小值；

        —重力加速度，；

        —核主泵扬程，m;

        —压水室直线段高度，mm;

        —压水室截面圆弧段半径，mm；

 （4）扩散管对应角

       

      式中：—扩散管对应角，；

  （5）偏心角

     

     式中：—偏心角，；

          —扩散管对应角，；

（6）偏心距e的确定：

式中：

—叶轮偏心距，mm；

—压水室基圆直径，mm；

—叶轮外径，mm；

（7）径向力

式中：

—径向力，；

—工作介质密度，；

—重力加速度，；

—偏心修正系数，取；

—实验系数，取，比转速较大者取大值；

—核主泵扬程，m;

—核主泵叶轮外径，mm；

—包括盖板的叶轮出口宽度，mm；

轴向力

轴向力由实验测量得到，其满足以下公式：

式中: 

—轴向力，N；

—工质流动产生的轴向力，N；

—系数，当比转速在220~440之间，取=0.8~0.9；

—工作介质密度，；

—重力加速度，；

—核主泵扬程，m;

—叶轮密封环半径，mm；

—叶轮轮毂半径，mm；

—叶轮立式布置产生的轴向力，N；

—叶轮重力，N；

—叶轮流道内工质重力，N。