CN203822645U - 一种cpr1000mw离心式上充泵的叶轮结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种CPR1000MW离心式上充泵的叶轮结构，为解决一般多级离心泵不能满足CPR1000MW上充泵五个工况点的特殊要求的问题，采用十二级叶轮的前六级叶轮与七至十二级叶轮背对背对称布置的结构，前六级叶轮的进水口指向上充泵的电机驱动端，十二级叶轮采用三种叶轮水力模型组合而成，分别为首级叶轮、二至六级叶轮及七至十二级叶轮；首级叶轮按两个工况点设计，并考虑汽蚀性能，叶轮吸入口最大；二至六级叶轮按3个工况点设计，兼顾效率，叶轮吸入口适中；七至十二级叶轮按5个工况点设计，调节扬程，叶轮吸入口最小。通过三种方案优化组合，最终达到要求的5个工况点性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种多级离心泵叶轮结构，特别涉及一种CPR1000MW离心式上充泵的叶轮结构。
背景技术
CPR1000MW离心式上充泵是一种卧式、双壳体、筒状多级离心泵，是一回路的化学和容积控制系统（RCV）的重要组成部分。上充泵具有流量小、扬程高、转速高等特点，对其性能要求很高，技术难度大。上充泵的主要功能：(1)在核电站正常运行、启动和停堆工况下，向反应堆冷却剂系统提供带有硼酸溶液的上充水，稳定回路系统压力并控制稳压器水位的波动；(2)向3台主泵提供一定流量的机械密封冷却水，保证主泵机械密封正常工作，阻止主泵内有辐射的一回路水外泄；(3)在事故工况下，向反应堆冷却剂系统提供含硼水，以维持压力；（4）当事故工况时，上充泵还作为高压安全注水泵使用，将反应堆换料水箱中的高浓度硼酸水注入一回路，以控制反应性，当出现换料水箱低水位时，安注自动转入再循环阶段。
由于上充泵在核岛一回路内功能复杂，要求的工作性能点多，流量范围跨度很大，加上泵的总压头很高，而工作流量很小，给上充泵水力设计上带来了很大的困难。首先由于上充泵额定流量不大，而压头很高，属于离心泵中的低比转数泵，水力部件的特点是叶轮、导叶的流道很狭窄，而直径反而很大，设计这样的叶轮、导叶的难度很大；其次，该泵在多个流量工况点进行工作，其跨度范围大大超出一般离心泵的范围，尤其是小流量要求不产生不稳定区（即无驼峰），对这样低比转数泵来说也是非常困难的，也是制约上充泵实现国产化的主要原因。通常多级离心泵各级叶轮均采用相同的水力模型，同向布置，不能满足五个工况点的水力性能要求，因此需要发明一种新的离心式上充泵叶轮，使其能满足上充泵的工况要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种CPR1000MW离心式上充泵的叶轮结构，它可以改善泵的汽蚀性能，满足五个工况点的特殊要求。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种CPR1000MW离心式上充泵的叶轮结构，由十二级叶轮构成，所述十二级叶轮的前六级叶轮与七至十二级叶轮背对背对称布置，前六级叶轮的进水口指向上充泵的电机驱动端。根据多级泵的串联迭加理论，在上充泵设计中采用三种叶轮水力模型组合的方式，分别为：首级叶轮、二至六级叶轮及七至十二级叶轮。如上所述的三种叶轮均由前盖板、后盖板、轮毂、若干叶片组成，叶片均匀布置在前后盖板之间。首级叶轮叶片数为3；二至六级叶轮叶片数为3～5，以5叶片叶轮为最优；七至十二级叶轮叶片数为3～5，以5叶片叶轮性能最优。三种模型的叶轮进口直径为首级最大，二至六级次之，七至十二级最小，它们存在比例关系为1：0.85～0.95：0.82～0.93；三种模型的叶轮出口直径之比为1：0.98～1.02：0.99～1.01；出口宽度之比为1：0.96～1.02：0.96～1.02；轮毂直径之比为1：0.99～1.01：0.99～1.01；三种模型的叶片出口角β2为25°～45°，取30°时为最优；叶片包角为120°～155°，取140°时为最优。
本实用新型的首级叶轮按两个工况点设计，并考虑汽蚀性能，叶轮吸入口最大；二至六级叶轮按3个工况点设计，兼顾效率，叶轮吸入口适中；七至十二级叶轮按5个工况点设计，调节扬程，叶轮吸入口最小。通过三种方案优化组合，最终达到要求的5个工况点性能要求。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例的叶轮结构图；
图2为首级叶轮的结构示意图；
图3为二至六级叶轮的结构示意图；
图4为七至十二级叶轮的结构示意图；
图1-4中：1.首级叶轮，2.二至六级叶轮，3.七至十二级叶轮，11、21、31.后盖板，12、22、32.轮毂，13、23、33.前盖板，b12、b22、b32.叶轮出口宽度，dh1、dh2、dh3.轮毂直径，Dj1、Dj2、Dj3.叶轮进口直径，D12、D22、D32.叶轮出口直径。
具体实施方式
图1是本实用新型一个实施例的叶轮结构示意图，CPR1000MW离心式上充泵的叶轮结构由三种模型组成，分别为首级叶轮（1）、二至六级叶轮（2）、七至十二级叶轮（3），十二级叶轮的前六级叶轮与七至十二级叶轮背对背对称布置，前六级叶轮的进水口指向上充泵的电机驱动端。
图2、3、4为三种叶轮的结构图，从图中可以看出，三种叶轮分别由后盖板（11）、（21）、（31）和轮毂（12）、（22）、（32）以及前盖板（13）、（23）、（33）加上若干叶片组成，叶片均匀布置在前后盖板之间。首级叶轮叶片数为3；二至六级叶轮叶片数为3～5，以5叶片叶轮为最优；七至十二级叶轮叶片数为3～5，以5叶片叶轮性能最优。三种模型的叶轮进口直径为首级最大，二至六级次之，七至十二级最小，它们存在比例关系为Dj1：Dj2：Dj3=1：0.85～0.95：0.82～0.93；三种模型的叶轮出口直径之比为D12：D22：D32=1：0.98～1.02：0.99～1.01；出口宽度之比为b12：b22：b32=1：0.96～1.02：0.96～1.02；轮毂直径之比为dh1：dh2：dh3=1：0.99～1.01：0.99～1.01；三种模型的叶片出口角β2为25°～45°，取30°时为最优；叶片包角为120°～155°，取140°时为最优。
本实用新型CPR1000MW离心式上充泵的首级叶轮按两个工况点设计，并考虑汽蚀性能，叶轮进口直径Dj1最大；二至六级叶轮按3个工况点设计，兼顾效率，叶轮进口直径Dj2适中；七至十二级叶轮按5个工况点设计，调节扬程，叶轮进口直径Dj3最小。通过三种方案优化组合，最终达到要求的5个工况点性能要求。
本实施例在实践中能够有效改善泵内部流动情况，提高上充泵的水力性能和可靠性，满足上充泵五个工况点的性能要求，具有良好的经济效益。
以上，为本发明专利参照几个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 (3)
1.一种CPR1000MW离心式上充泵的叶轮结构，其特征在于：由十二级叶轮构成，所述十二级叶轮的前六级叶轮与七至十二级叶轮背对背对称布置，前六级叶轮的进水口指向上充泵的电机驱动端，十二级叶轮采用三种叶轮水力模型组合而成，分别为首级叶轮、二至六级叶轮及七至十二级叶轮；三种叶轮均由前盖板、后盖板、轮毂、若干叶片组成，叶片均匀布置在前后盖板之间；首级叶轮叶片数为3，二至六级叶轮叶片数为3～5，七至十二级叶轮叶片数为3～5。
2.如权利要求1所述的一种CPR1000MW离心式上充泵的叶轮结构，其特征在于：首级叶轮的进口直径最大，二至六级次之，七至十二级最小，它们存在比例关系为1：0.85～0.95：0.82～0.93；三种模型的叶轮出口直径之比为1：0.98～1.02：0.99～1.01；出口宽度之比为1：0.96～1.02：0.96～1.02；轮毂直径之比为1：0.99～1.01：0.99～1.01。
3.如权利要求1所述的一种CPR1000MW离心式上充泵的叶轮结构，其特征在于：三种模型的叶片出口角β2为25°～45°；叶片包角为120°～155°。
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