CN105240312B - 一种火力发电厂锅炉给水泵径向导叶水力设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导叶水力设计方法，特别涉及一种火力发电厂锅炉给水泵径向导叶水力设计方法。本发明通过多个公式来确定导叶基圆直径D₃、导叶进口宽度b₃、导叶进口角α₃、导叶叶片数z、导叶喉部平面宽度a₃、导叶出口直径D₄、导叶扩散段长度L、导叶扩散角等径向导叶的重要设计参数。本发明充分考虑了火力发电厂锅炉给水泵的工作环境各项影响给水泵使用状况的因素，改善了参数的设计方法，以保证该方法设计的锅炉给水泵的可靠性、稳定性、效率和使用寿命。

Description

一种火力发电厂锅炉给水泵径向导叶水力设计方法

技术领域

本发明涉及一种导叶水力设计方法，特别涉及一种火力发电厂锅炉给水泵径向导叶水力设计方法。

背景技术

锅炉给水泵是火力发电厂给水系统的重要组成部分，称其吸水测为低压给水管道系统，称其出口侧为高压给水管路系统。给水泵的主要作用就是向锅炉连续、可靠、稳定地供水。为了使高压给水管路系统具有较高的压力，可以使用高速泵给水，但是通常会把给水泵设计成多级离心泵。

由于给水温度较高，给水泵叶片进口稍后压力往往很低，如果该压力低于该温度下给水的汽化压力就会发生汽蚀，导致给水泵效率降低、造成供水不连续，长期发生汽蚀还会对叶片造成损伤，缩短给水泵使用寿命。在实际当中，会把给水泵放置在除氧器下以便增加进口的静压力避免汽蚀的发生，但是由于高温、压力不够、水质无法保证绝对纯净等原因的存在，汽蚀还是会不可避免地发生。

导叶是给水泵的重要过流部件，位置在叶轮之后，起到增加压能、减少流动环量引起的水力损失的作用，对给水泵的性能具有直接影响。对现行给水泵导叶的水力设计方法加以改进，可以使泵内的压力场发生积极变化，进而使得汽蚀发生的阈值提高，通过与除氧器的配合使用，可以使得空化发生率远低于目前的实际状况。

发明目的

现有火电厂锅炉给水泵径向导叶的水力设计方法存在不足之处，本发明的目的在于，为火力发电厂锅炉给水泵的径向导叶提供一种科学、完备、更加满足实际需求的设计方法，改善给水泵内的压力场分布，提高给水泵的可靠性、稳定性、效率和使用寿命。

发明内容

本发明充分考虑了火力发电厂锅炉给水泵的工作环境各项影响给水泵使用状况的因素，改善了参数的设计方法，以保证该方法设计的锅炉给水泵的可靠性、稳定性、效率和使用寿命。

目的所采用的技术方案是：

(1).从导叶出口直径D₄开始设计

式中

D₄——导叶出口直径，m；

——导叶扩散角，弧度；

α₃——导叶进口角，弧度；

D₃——导叶基圆直径，m。

(2).导叶基圆直径D₃

式中

D₂——叶轮出口直径，m；

n_s——比转速。

(3).导叶进口角α₃

式中

α₂’——叶轮出口绝对液流角，弧度。

(4).叶扩散角取5°到11°之间的值。

(5).导叶喉部平面宽度a₃

a₃＝(116.8z^-5.786+0.8038)b₃ (4)式中

a₃——导叶喉部平面宽度，m；

z——导叶叶片数，个；

b₃——导叶进口宽度，m。

(6).导叶叶片数z

式中

Q——流量，m³/h；

g——重力加速度，m/s²；

H——扬程，m。

(7).导叶进口宽度b₃

式中

b₂——叶轮叶片出口宽度，m。

(8).导叶扩散段长度L

式中

L——导叶扩散段长度，m。

(9).导叶扩散段出口面积F₄

式中

F₄——导叶扩散段出口面积，m²；

F₃——导叶喉部面积，m²。

根据以上步骤，可以得到一种完备、更加贴合实际的径向导叶主要参数的设计方法。通过上述计算方法可以确定径向导叶的主要几何参数，包括导叶基圆直径、导叶进口宽度、导叶进口角、导叶叶片数、导叶喉部平面宽度、导叶出口直径、导叶扩散段长度、导叶扩散角、导叶扩散段出口面积。通过上述步骤设计的火力发电厂锅炉给水泵径向导叶更加符合其工作环境的特点，确保泵内压力场更有利于阻止汽蚀的发生，是的给水泵更加可靠、稳定地工作。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1是给水泵径向导叶的平面图。

图2是给水泵径向导叶的轴面图。

图1中：1.a₃，2.α₃，3.4.D₄，5.D₃，A-B弧线为导叶扩散段长度L。

图2中：6.b₃。

具体实施方式

本发明通过以下几个公式来确定导叶基圆直径D₃、导叶进口宽度b₃、导叶进口角α₃、导叶叶片数z、导叶喉部平面宽度a₃、导叶出口直径D₄、导叶扩散段长度L、导叶扩散角导叶扩散段出口面积F₄。

该实施例是在给定设计流量Q，设计扬程H，设计比转速n_s的前提下，计算径向导叶的参数：

导叶扩散角取5°到11°之间的值。

a₃＝(116.8z^-5.786+0.8038)b₃ (4)

本发明普遍使用于各类火电厂锅炉给水泵径向导叶的设计，设计公式完备、充分考虑了工作环境的影响，独创地提出了一种火力发电厂给水泵径向导叶水力设计方法。

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 (9)

1.一种火力发电厂锅炉给水泵径向导叶水力设计方法，提供导叶设计的主要几何参数，包括导叶基圆直径D₃、导叶进口宽度b₃、导叶进口角α₃、导叶叶片数z、导叶喉部平面宽度a₃、导叶出口直径D₄、导叶扩散段长度L、导叶扩散角导叶扩散段出口面积F₄，其特征在于导叶几何参数适合以下关系：

式中

D₄——导叶出口直径，m；

——导叶扩散角，弧度；

α₃——导叶进口角，弧度；

D₃——导叶基圆直径，m。

2.如权利要求1所述一种火力发电厂锅炉给水泵径向导叶水力设计方法，其特征在于导叶基圆直径D₃设计公式如下：

$D_3=D_2+\frac{37770n_s^2+452.1n_s+25.26}{n_s^4-296.8n_s^3+26020n_s^2-453.3n_s-72.81}---\left(2\right)$

式中

D₂——叶轮出口直径，m；

n_s——比转速。

3.如权利要求1所述一种火力发电厂锅炉给水泵径向导叶水力设计方法，其特征在于导叶进口角α₃设计公式如下：

${\mathrm{tan\α}}_3=(-3{\mathrm{\α}}_2^{\′-2.065}+1.198){\mathrm{tan\α}}_2^{\′}---\left(3\right)$ 式中

α₂′——叶轮出口绝对液流角，弧度。

4.如权利要求1所述一种火力发电厂锅炉给水泵径向导叶水力设计方法，其特征在于导叶扩散角取5°到11°之间的值。

5.如权利要求1所述一种火力发电厂锅炉给水泵径向导叶水力设计方法，其特征在于导叶喉部平面宽度a₃设计公式如下：

a₃＝(116.8z^-5.786+0.8038)b₃ (4)式中

a₃——导叶喉部平面宽度，m；

z——导叶叶片数，个；

b₃——导叶进口宽度，m。

6.如权利要求5所述一种火力发电厂锅炉给水泵径向导叶水力设计方法，其特征在于导叶叶片数z设计公式如下：

$z=\frac{Q}{b_3^{2}0.6005e^{-0.02736n_s}+0.3649e^{-0.000409n_s}\sqrt{2gH}}---\left(5\right)$

式中

Q——流量，m³/h；

g——重力加速度，m/s²；

H——扬程，m。

7.如权利要求5所述一种火力发电厂锅炉给水泵径向导叶水力设计方法，其特征在于导叶进口宽度b₃设计公式如下：

$b_3=b_2+3.152\×{10}^{-11}{n}_s^{4.44}+2.032---\left(6\right)$

式中

b₂——叶轮叶片出口宽度，m。

8.如权利要求1所述一种火力发电厂锅炉给水泵径向导叶水力设计方法，其特征在于导叶扩散段长度L设计公式如下：

式中

L——导叶扩散段长度，m。

9.如权利要求1所述一种火力发电厂锅炉给水泵径向导叶水力设计方法，其特征在于导叶扩散段出口面积F₄设计公式如下：

式中

F₄——导叶扩散段出口面积，m²；

F₃——导叶喉部面积，m²。