CN203348100U - 一种ap1000滤网反冲洗泵的水力模型 - Google Patents
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Abstract
一种AP1000滤网反冲洗泵的水力模型，属于泵设计与制造技术领域。其特征是该水力模型叶轮进口的前缘为圆头，由五个点组成的贝塞尔曲线控制其型状；叶轮的叶片数量为6个，叶片采用等厚度；叶轮出口的尾缘为圆头，由三点组成的贝塞尔曲线控制其型状；前盖板是由一段圆弧旋转360°且等厚度为5～10mm而成，后盖板与前盖板的生成方式相同；蜗壳是变截面半螺旋环形压水室。本实用新型的效果和益处是AP1000滤网反冲洗泵水力模型填补了国内该核级泵设计与制造技术领域的空白，解决了核级反冲洗泵汽蚀和磨损双重作用下的破坏问题。
Description
技术领域
本发明属于泵设计与制造技术领域，涉及一种AP1000滤网反冲洗泵水力模型，应用于核电安全厂用水系统中，其在全工况运行条件下水力性能和抗汽蚀性能优良。背景技术
核电站中，安全厂用水系统(SEC)中的反冲洗泵属于安全三级，抗震I类，考虑冷却设备冷水的海水进人联合泵房先通过拦污栅，经鼓形滤网去除海水中的杂物。设置了反冲洗水泵，正是为了保证鼓形滤网的干净，避免使冷水/安全厂用水的板式热交换器堵塞。另外还可以防止海水中泥沙沉积，影响安全厂用水泵的吸水性能。
反冲洗泵泵送的是含泥沙的海水，加上汽蚀的作用，导致AP1000滤网反冲洗泵的过流部件极易被腐蚀和磨损，因此需要对这一类工作于含泥沙海水环境下泵的汽蚀和磨损进行特殊的防护。目前离心泵的设计都对关死点性能有明确的要求，尤其是核电用泵。通过关死点扬程的预测可以让设计者在设计时能够控制泵性能曲线的形状，从而可以判断泵在各种工况下是否能够稳定运行。
我国核级泵设计和制造水平与发达国家相比差距较大，目前国内在AP1000滤网反冲洗泵设计领域内尚无成熟技术，水力模型更是是空白。秦山二期核电站反冲洗泵运行周期最长仅为9个月，严重影响整个核电站的稳定运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一个AP1000滤网反冲洗泵水力模型，具有良好的水力性能和抗汽蚀性能，且在全工况条件下长久、稳定的工作。
本发明根据AP1000滤网反冲洗泵的设计参数，采用CFD数值模拟软件Numeca空化模块进行数值模拟，得到一个抗汽蚀性能良好的反冲洗泵叶轮。基于遗传算法，以效率、抗汽蚀性能为目标函数优化初始模型泵叶轮，优化过程采用Numeca软件中的Design3D模块实现，优化后得到最终AP1000滤网反冲洗泵的叶轮。反冲洗泵的变截面半螺旋式蜗壳，对反冲洗泵水力模型进行数值模拟，得到该反冲洗泵水力模型整机全工况水力性能曲线，验证反冲洗核级泵的关死点扬程符合要求。
本发明的技术方案如下：
一种AP1000滤网反冲洗泵的水力模型，包括前盖板、叶轮、后盖板、蜗壳。
叶轮进口直径170～180mm，叶轮出口直径400～420mm，叶轮出口宽度为25～30mm；叶轮的叶片数量为6个，叶片采用等厚度；叶轮的相对气流入口角15～17°，相对气流出口角11～13°；叶轮进口的前缘为圆头，可以由五个点组成的贝塞尔曲线控制其型状；叶轮出口的尾缘为圆头，可以由三点组成的贝塞尔曲线控制其型状。
前盖板是由一段圆弧旋转360°且等厚度为5～10mm而成，圆弧半径为300～320mm。后盖板与前盖板的生成方式相同，圆弧半径为340～360mm。
蜗壳是变截面半螺旋环形压水室，其内部涡室最大流量断面处的截面面积为5000～5200mm2，涡室的扩散段长度为190～210mm，蜗舌安放角为20°～22°。
本发明的效果和益处是AP1000滤网反冲洗泵水力模型填补了国内该核级泵设计与制造技术领域的空白，解决了核级反冲洗泵汽蚀和磨损双重作用下的破坏问题。先进的CFD数值模拟技术保证设计过程的精确性，保证反冲洗泵水力模型在严格符合设计压力、温度、流量、转速条件下，效率高于设计要求5%以上，精确符合设计扬程、临界汽蚀余量和关死点扬程等性能要求。该AP1000滤网反冲洗泵的水力模型具有优秀的水力性能和良好的抗汽蚀性能，可以在全工况条件下安全、可靠、长久、稳定的运行下去。
附图说明
附图1是本发明的AP1000滤网反冲洗泵叶轮的轴面投影图。
附图2是本发明的AP1000滤网反冲洗泵水力模型的主视图。
附图3是本发明的AP1000滤网反冲洗泵叶轮的叶片图。
图中：1前盖板、2叶轮、3后盖板、4蜗壳、5叶顶、6叶根。
具体实施方式
步骤1、本发明所设计的反冲洗泵过流部件的设计参数如下所是：温度为20℃，压力为0.1～0.62MPa，流量为229m3/h，扬程50m，同步转速1450r/min，临界汽蚀余量必须大于3.8m，关死点扬程为52m。本发明利用泵经验公式以及973课题组在AP1000核主泵研究积累的知识和经验，设计出一个性能合适的反冲洗泵叶轮，叶轮进口的前缘为圆头，由五个点组成的贝塞尔曲线控制其型状。叶片厚度整体采用等厚度设计，叶片数量为6个，叶轮出口的尾缘为圆头，由三点组成的贝塞尔曲线控制其型状。
步骤2、采用CFD数值模拟软件Numeca对设计出的叶轮，进行水力性能校核，叶轮效率满足设计要求为85%以上，扬程50m以上。经过Numeca后处理模块CFView模块分析泵内流体流动情况合理。采用CFD数值模拟软件Numeca的空化模块校核反冲洗泵水力模型空化性能，结合经验公式，得到其在含泥沙海水特殊介质条件下的一条空化性能曲线，计算其临界空化余量为5.44m，判断该泵空化性能良好。
步骤3、针对反冲洗泵水利模型易空化易磨损的特点，设计反冲洗泵水力模型的变截面半螺旋式蜗壳，涡室断面形状为类椭圆形，第8断面（即最大流量处断面）截面面积为5200～5300mm2，隔舌安放角20°～22°。采用CFD数值模拟软件NUMECA对反冲洗泵水力模型，进行反冲洗泵整机水力性能校核。然后针对后处理分析的蜗壳内流动情况，对蜗壳进行改型。反复重复以上工作，最后得到一个水力性能反冲洗泵的过流部件，其效率为81.3%，扬程52.5m。
步骤4、采用CFD数值模拟软件Numeca对反冲洗泵水力模型进行全工况数值模拟，得出该泵各个工况点的H-Q（扬程—流量）性能曲线。预测该泵关死点扬程为52m～54m之间，符合设计要求，分析该泵在相对设计流量20%～130%范围内可以稳定运行。
Claims (3)
1.一种AP1000滤网反冲洗泵的水力模型，包括前盖板、叶轮、后盖板和蜗壳，其特征在于，叶轮进口直径170～180mm，叶轮出口直径400～420mm，叶轮出口宽度为25～30mm；叶轮的叶片数量为6个，叶片采用等厚度；叶轮的相对气流入口角15～17°，相对气流出口角11～13°；叶轮进口的前缘为圆头,叶轮出口的尾缘为圆头；前盖板是由一段圆弧旋转360°且等厚度为5～10mm而成，圆弧半径为300～320mm；后盖板与前盖板的生成方式相同，圆弧半径为340～360mm；蜗壳是变截面半螺旋环形压水室，其内部涡室最大流量断面处的截面面积为5000～5200mm2，涡室的扩散段长度为190～210mm，蜗舌安放角为20°～22°。
2.根据权利要求1所述的水力模型，其特征在于，所述的叶轮进口的前缘为圆头由五个点组成的贝塞尔曲线控制其型状。
3.根据权利要求1或2所述的水力模型，其特征在于，所述的叶轮出口的尾缘为圆头由三点组成的贝塞尔曲线控制其型状。
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2013
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| CN103423168B (zh) * | 2013-07-24 | 2015-10-14 | 大连理工大学 | 一种ap1000滤网反冲洗泵的水力模型 |
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