RU61811U1

RU61811U1 - MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP

Info

Publication number: RU61811U1
Application number: RU2006139681/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Филиппович Солодченков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ГИДРОМАШ-ИНДУСТРИЯ"
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2007-03-10

Abstract

Многоступенчатый центробежный насос предназначен для подачи конденсата отработанного пара паровых турбин и конденсата греющего пара в тракт основного конденсата тепловых и атомных электростанций. Задачами настоящей полезной модели являются повышение надежности, экономичности и ресурсных показателей насоса, что достигается жестким креплением наружного и внутреннего корпусов в зоне всасывающей камеры, а также применением системы разгрузки ротора от осевых сил и соединением камеры рабочего колеса первой ступени с нижней опорой вала.A multistage centrifugal pump is designed to supply the condensate of the exhaust steam of steam turbines and the condensate of heating steam into the main condensate path of thermal and nuclear power plants. The objectives of this utility model are to increase the reliability, efficiency and resource characteristics of the pump, which is achieved by rigidly mounting the outer and inner bodies in the area of the suction chamber, as well as by using the rotor unloading system from axial forces and connecting the first stage impeller chamber to the lower shaft support.

Description

Многоступенчатый центробежный насос предназначен для подачи конденсата отработанного пара паровых турбин и конденсата греющего пара в тракт основного конденсата тепловых и атомных электростанций.A multistage centrifugal pump is designed to supply the condensate of the exhaust steam of steam turbines and the condensate of heating steam into the main condensate path of thermal and nuclear power plants.

Известны многоступенчатые центробежные насосы (кн. П.Н.Пак и др. Насосное оборудование атомных станций, М., Энергоатомиздат, 2003) - (I), стр.156, рис.6.30). В известном насосе внутренний корпус консольно крепится в зоне напорной камеры к внешнему корпусу с жесткой заделкой к присоединительному фланцу. Опоры вала насоса расположены в обоих корпусах: подшипник качения во внешнем корпусе, подшипник скольжения во внутреннем корпусе. Подшипник скольжения имеет радиальный зазор б=0,05...0,075 мм с втулкой вала. Изгиб консольного внутреннего корпуса под воздействием пульсирующих нагрузок потока перекачиваемой среды приводит к резкому ухудшению работы подшипника скольжения из-за деформации внутреннего корпуса, превышающей величину радиального зазора б=0,05...0,075 мм в паре трения подшипника. Изгиб консоли пропорционален Δ=≈l³. Таким образом, консольное расположение внутреннего корпуса ограничивает ступенность насоса и его ресурсные показатели на отказ.Multistage centrifugal pumps are known (Prince P.N. Pak and others. Pumping equipment of nuclear plants, M., Energoatomizdat, 2003) - (I), p. 156, Fig. 6.30). In the known pump, the inner casing is cantilevered in the pressure chamber zone to the outer casing with a tight seal to the connecting flange. The pump shaft supports are located in both housings: a rolling bearing in the outer housing, a plain bearing in the inner housing. The sliding bearing has a radial clearance of b = 0.05 ... 0.075 mm with a shaft sleeve. The bending of the cantilever inner housing under the influence of pulsating loads of the pumped fluid flow leads to a sharp deterioration in the operation of the sliding bearing due to deformation of the inner housing exceeding the radial clearance value b = 0.05 ... 0.075 mm in the friction pair of the bearing. The console bend is proportional to Δ = ≈l ³ . Thus, the cantilever arrangement of the inner casing limits the pump staging and its resource indicators for failure.

Известен также конденсатный насос (I, стр.141, рис.6.12), в котором подшипник скольжения ротора насоса выполнен во всасывающем подводе к рабочему колесу первой ступени и расположен в зоне низкого давления основного корпуса (запас над упругостью пара перекачиваемой среды составляет 1...2 м). При столь малом запасе в гидравлическом тракте подшипника скольжения происходит вскипание рабочей среды, что резко A condensate pump is also known (I, p. 141, Fig. 6.12), in which the sliding bearing of the pump rotor is made in the suction supply to the impeller of the first stage and is located in the low pressure zone of the main body (the reserve over the vapor pressure of the pumped medium is 1 .. .2 m). With such a small margin in the hydraulic path of the plain bearing, boiling of the working medium occurs, which sharply

снижает несущую способность подшипника. При этом возникают зоны кавитационной эрозии, ведущей к разрушению поверхностей подшипника. Такие условия работы подшипника скольжения приводят к снижению ресурсных показателей насоса.reduces bearing capacity. In this case, zones of cavitation erosion arise, leading to the destruction of bearing surfaces. Such conditions of the sliding bearing lead to a decrease in the resource characteristics of the pump.

В известных конструкциях конденсатных и других насосов разгрузка ротора от осевых сил выполняется как разгрузочными отверстиями в рабочих колесах (авт. св-во СССР №767394, МПК F 04 D 1/00, 1979 г.), так и разгрузочной пятой (I, стр.172, рис.6.48) и разгрузочным барабаном (I, стр.150, рис.6.22).In the known constructions of condensate and other pumps, the rotor is unloaded from axial forces both by discharge holes in the impellers (ed. USSR USSR No. 767394, IPC F 04 D 1/00, 1979), and by an unloading fifth (I, p. .172, fig. 6.48) and unloading drum (I, p. 150, fig. 6.22).

В конструкциях конденсатных насосов, где имеет место изгиб ротора из-за деформации внутреннего корпуса, применение разгрузочной пяты нецелесообразно. Для надежной работы разгрузочного барабана в условиях повышенного изгиба вала необходимо увеличение радиальных зазоров, что ведет к резкому снижению экономичности насоса.In the designs of condensate pumps, where the rotor bends due to deformation of the inner casing, the use of an unloading heel is impractical. For reliable operation of the unloading drum in conditions of increased bending of the shaft, an increase in radial clearances is necessary, which leads to a sharp decrease in the efficiency of the pump.

Задачами, на решение которых направлено настоящее техническое предложение, являются: повышение экономичности и ресурсных показателей насоса за счет оптимизации числа ступеней насоса по быстроходности, а также надежности работы подшипника скольжения в пределах допустимых радиальных зазоров б=0,05...0,075 мм; обеспечение безкавитационной работы подшипника скольжения за счет превышения запаса энергии над упругостью перекачиваемой среды на величину статического давления рабочего колеса первой ступени; повышение надежности работы насоса за счет применения новой схемы разгрузки ротора от осевых сил.The tasks to be addressed by this technical proposal are: to increase the efficiency and service life of the pump by optimizing the number of pump stages in terms of speed, as well as the reliability of the sliding bearing within the permissible radial clearance b = 0.05 ... 0.075 mm; ensuring cavitation-free operation of the sliding bearing due to the excess of the energy reserve over the elasticity of the pumped medium by the value of the static pressure of the impeller of the first stage; improving the reliability of the pump due to the use of a new rotor unloading scheme from axial forces.

Наиболее близким по решаемым задачам и техническому результату является техническое решение по I, стр.150, рис.6.22.The closest in terms of tasks and the technical result is the technical solution according to I, p. 150, Fig. 6.22.

Для решения поставленных задач в многоступенчатом центробежном насосе, содержащем разделенные внутренним пространством и жестко соединенные в зоне напорной камеры наружный и внутренний корпуса, последний из которых включает роторную часть, выполненную в виде нескольких установленных на валу ступеней рабочих колес с разгрузочными отверстиями в ведущих дисках, и статорную часть, выполненную в виде корпусных деталей и направляющих аппаратов и снабженную гидравлически связанными верхней и всасывающей камерами, - наружный и внутренний корпуса жестко соединены в зоне всасывающей камеры, а корпусная деталь, задняя поверхность рабочего колеса последней ступени и втулка вала образуют регулирующую камеру, имеющую дроссельный вход со стороны рабочего колеса и дроссельный выход вдоль вала, причем регулирующая камера гидравлически соединена - через верхнюю камеру, трубопровод, канал в нижней части внутреннего корпуса - со всасывающей камерой, причем камера рабочего колеса первой ступени соединена трубкой с нижней опорой вала.To solve the tasks in a multistage centrifugal pump, containing the outer and inner housings, separated by the inner space and rigidly connected in the pressure chamber area, the latter of which includes a rotor part made in the form of several impeller stages mounted on the shaft with discharge holes in the drive disks, and the stator part, made in the form of body parts and guiding apparatuses and equipped with hydraulically connected upper and suction chambers, is the outer and inner casing are rigidly connected in the area of the suction chamber, and the body part, the rear surface of the impeller of the last stage and the shaft sleeve form a control chamber having a throttle inlet from the side of the impeller and a throttle outlet along the shaft, and the control chamber is hydraulically connected through the upper chamber, the pipeline, the channel in the lower part of the inner casing - with the suction chamber, and the chamber of the impeller of the first stage is connected by a tube to the lower shaft support.

Полезная модель поясняется прилагаемым чертежом, где на фиг.1 показан насос в разрезе, а на фиг.2 - верхняя часть насоса в разрезе. Многоступенчатый центробежный насос состоит из наружного и внутреннего корпусов 1 и 2, которые разделены внутренним пространством 3. Корпуса в зоне напорной камеры 4 жестко соединены при помощи фланца 5. Внутренний корпус включает роторную часть, выполненную в виде нескольких установленных на валу 6 ступеней рабочих колес 7, 8 и 9. Количество ступеней рабочих колес устанавливается расчетным путем. Рабочее колесо последней ступени имеет разгрузочные отверстия 10, выполненные в ведущем диске 11. Статорная часть насоса выполнена в виде корпусных деталей 12, 13 и направляющих аппаратов 14, 15. Верхняя 16 и всасывающая 17 камеры соединены между собой трубопроводом 18 и каналом 19 в нижней части внутреннего корпуса - фланца 20. При помощи этого же фланца наружный корпус жестко связан с внутренним корпусом.The utility model is illustrated by the attached drawing, in which Fig. 1 shows a sectional view of a pump, and Fig. 2 shows a sectional view of an upper part of a pump. The multistage centrifugal pump consists of the outer and inner housings 1 and 2, which are separated by an internal space 3. The housings in the area of the pressure chamber 4 are rigidly connected by means of a flange 5. The inner housing includes a rotor part made in the form of several impellers 7 mounted on the shaft 6 , 8 and 9. The number of steps of the impellers is set by calculation. The impeller of the last stage has unloading holes 10 made in the drive disk 11. The stator part of the pump is made in the form of body parts 12, 13 and guide devices 14, 15. The upper 16 and the suction chamber 17 are interconnected by a pipe 18 and a channel 19 in the lower part the inner case - the flange 20. Using the same flange, the outer casing is rigidly connected to the inner casing.

Внутренняя поверхность крышки 21, задняя поверхность ведущего диска 22, рабочего колеса 9 последней ступени и втулка 23 вала образуют регулирующую камеру 24, которая имеет дроссельный вход 25 со стороны рабочего колеса и дроссельный выход 26 вдоль вала, через который регулирующая камера соединена с верхней камерой. Камера 27 рабочего колеса 7 первой ступени соединена трубкой 28 с нижней опорой вала - подшипником скольжения 29. Напорная камера соединена с напорным патрубком 30.The inner surface of the cover 21, the rear surface of the driving disk 22, the impeller 9 of the last stage and the shaft sleeve 23 form a control chamber 24, which has a throttle inlet 25 from the side of the impeller and a throttle outlet 26 along the shaft through which the control chamber is connected to the upper chamber. The chamber 27 of the impeller 7 of the first stage is connected by a tube 28 to the lower shaft support - a sliding bearing 29. The pressure chamber is connected to the pressure pipe 30.

Предложенная конструкция благодаря жестким креплениям внешнего и внутреннего корпусов в верхней и нижней частях насоса образует двухкаскадную систему опоры для ротора насоса, которая обеспечивает повышенную жесткость внутреннего корпуса в радиальном направлении (оставаясь подвижным в осевом направлении) и таким образом снижает влияние изгибных колебаний на работоспособность опорных узлов ротора.The proposed design, thanks to the rigid fastenings of the outer and inner casings in the upper and lower parts of the pump, forms a two-stage support system for the pump rotor, which provides increased rigidity of the inner casing in the radial direction (while remaining movable in the axial direction) and thus reduces the effect of bending vibrations on the performance of the support nodes rotor.

Кроме того, к нижней опоре - подшипнику скольжения - подведено давление первой ступени, в результате чего поднимается запас энергии над упругостью перекачиваемой среды на величину статического давления рабочего колеса первой ступени, что вполне достаточно для бескавитационной работы подшипника скольжения.In addition, the pressure of the first stage is supplied to the lower support - the sliding bearing, as a result of which the energy supply rises above the elasticity of the pumped medium by the value of the static pressure of the first stage impeller, which is quite sufficient for the cavitation-free operation of the sliding bearing.

Остаточная осевая сила ротора в пределах 0,1...0,15 от расчетной уравновешивается дроссельной системой: входным и выходным дросселями, разгрузочным отверстием в ведущем диске рабочего колеса последней ступени и регулирующей камерой. Площади дроссельных отверстий в рабочем колесе и связанным с регулирующей камерой дросселей рассчитаны с учетом возможности компенсации осевой силы, возникающей от износа уплотнительных поясков рабочих колес насоса.The residual axial rotor force within 0.1 ... 0.15 of the calculated one is balanced by the throttle system: inlet and outlet throttles, a discharge hole in the leading disk of the impeller of the last stage and a control chamber. The areas of the throttle openings in the impeller and associated with the control chamber of the throttles are calculated taking into account the possibility of compensation of the axial force arising from the wear of the sealing belts of the impellers of the pump.

Во время работы насоса износ происходит только трущихся поверхностей дросселей, причем входной дроссель подвергается большему износу, чем выходной дроссель.During pump operation, wear occurs only on the friction surfaces of the chokes, with the inlet choke undergoing more wear than the output choke.

При этом постоянство осевой силы в регулирующей камере определяется постоянством сопротивлений разгрузочных отверстий.In this case, the constancy of the axial force in the control chamber is determined by the constancy of the resistances of the discharge openings.

Насос работает следующим образом. Насос предварительно заполняется водой. При вращении ротора поток перекачиваемой среды поступает в рабочее колесо первой ступени, а затем по направляющим аппаратам из первой ступени во вторую и далее - в последнюю. Из рабочей камеры колеса последней ступени перекачиваемая среда поступает в напорную камеру (внутреннее пространство между наружным и внутренним корпусами) и далее - напорный патрубок. Часть жидкости поступает в регулирующую камеру. Разгрузка роторов от осевой силы обеспечивается согласованной работой регулирующей камеры, входного и выходного дросселей и разгрузочного отверстия в ведущем диске рабочего колеса. Из регулирующей камеры через выходной дроссель жидкость поступает в верхнюю камеру и далее по трубопроводу и каналу - во всасывающую камеру.The pump operates as follows. The pump is pre-filled with water. When the rotor rotates, the flow of the pumped medium enters the impeller of the first stage, and then along the guiding apparatus from the first stage to the second and then to the last. From the working chamber of the wheel of the last stage, the pumped medium enters the pressure chamber (the inner space between the outer and inner bodies) and then the pressure pipe. Part of the fluid enters the control chamber. The unloading of the rotors from axial force is ensured by the coordinated operation of the control chamber, inlet and outlet chokes and the discharge opening in the driving wheel of the impeller. From the control chamber through the output choke, the fluid enters the upper chamber and then through the pipeline and channel into the suction chamber.

Часть жидкости из камеры рабочего колеса первой ступени по трубке поступает в полость трения подшипника скольжения, обеспечивая его надежную работу в условиях глубокого вакуума на входе насоса.Part of the liquid from the chamber of the impeller of the first stage through the tube enters the friction cavity of the sliding bearing, ensuring its reliable operation in conditions of high vacuum at the pump inlet.

Claims

A multistage centrifugal pump, containing the outer and inner housings separated by the inner space and rigidly connected in the pressure chamber zone, the last of which includes a rotor part made in the form of several impellers mounted on the shaft with discharge holes in the drive disks, and a stator part made in the form of hull parts and guide vanes and equipped with hydraulically connected upper and suction chambers, characterized in that the outer and inner bodies are rigidly are connected in the area of the suction chamber, and the body part, the rear surface of the impeller of the last stage and the sleeve form a control chamber having a throttle inlet from the side of the impeller and a throttle outlet along the shaft, and the control chamber is hydraulically connected through the upper chamber, pipeline, channel in the lower part the inner housing with a suction chamber, and the chamber of the impeller of the first stage is connected by a tube to the lower shaft support.