Ap1000核主泵徑向?qū)~水力設(shè)計的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及AP1000核主泵徑向?qū)~水力設(shè)計。其特征是在核主泵導(dǎo)葉設(shè)計時，結(jié)合核主泵球形蝸殼的特殊性，采用徑向?qū)~正導(dǎo)葉的設(shè)計方法，達(dá)到導(dǎo)流和能量轉(zhuǎn)換的要求，同時達(dá)到核主泵能安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。采用本發(fā)明設(shè)計的導(dǎo)葉可以對其幾何參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足較少能量損失的要求。
【專利說明】AP1OOO核主泵徑向?qū)~水力設(shè)計
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及AP1000核主泵徑向?qū)~水力設(shè)計，特別是適用于球形壓水室的徑向正導(dǎo)葉的水力設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]核反應(yīng)堆冷卻劑主循環(huán)泵簡稱核主泵，是確保核電站安全和可靠運(yùn)行的最關(guān)鍵動力設(shè)備，屬于核I級泵，是核島內(nèi)唯一旋轉(zhuǎn)設(shè)備，也是一回路的壓力邊界之一。核主泵長期穩(wěn)定安全地運(yùn)行對冷卻堆芯、以及防止核電站事故的發(fā)生尤為重要，因此核主泵常被喻為核電站的心臟?；炝鞅脡核页Ｒ姷氖俏仛ず涂臻g導(dǎo)葉兩種型式，由于等截面球形蝸殼具有最好的承壓能力，所以核主泵采用球形壓水室，為滿足緊湊型要求，有必要將核主泵的導(dǎo)葉設(shè)計成徑向正導(dǎo)葉。徑向?qū)~的正導(dǎo)葉是由螺旋線部分以及螺旋線后面的擴(kuò)散管部分組成。其用途分別為:內(nèi)螺旋線部分，用來保證液體在導(dǎo)葉中的自由流動，起收集液體的作用；而擴(kuò)散部分用來把大部分動能轉(zhuǎn)換為壓力能，起轉(zhuǎn)換動能為壓力能的作用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了使核主泵內(nèi)部流場更加順暢，本發(fā)明提供了一種AP1000核主泵徑向?qū)~水力設(shè)計。用本發(fā)明設(shè)計的導(dǎo)葉可以滿足核主泵內(nèi)的液體收集和能量轉(zhuǎn)換要求，特別適用于球形壓水室導(dǎo)葉的設(shè)計。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]導(dǎo)葉內(nèi)液體的軸對稱流動，是葉輪內(nèi)穩(wěn)定的相對運(yùn)動的前提。為此，要求在導(dǎo)葉中的螺旋線部分的液體，不受任何外力的作用而按其本身慣性作自由運(yùn)動。這樣，就必須把導(dǎo)葉葉片做成該液流的流線形狀。把液體動能轉(zhuǎn)換為壓力能勢必要由擴(kuò)散部分來完成，這樣，擴(kuò)散部分就決定了導(dǎo)葉水力性能的完善程度。徑向正導(dǎo)葉的作用是將葉輪中流出的液體收集起來，并送往類球形泵殼。將液體送往泵殼前，要消除液流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，把液流的這部分旋轉(zhuǎn)動能盡量轉(zhuǎn)化成壓力能。將液體送往泵殼前，要降低液流的流速，以減小泵殼中的水力損失。液流自葉輪中流出時，速度是很大的，所以導(dǎo)葉中的水力損失很大，它大約占整個水泵中水力損失的一半左右，所以導(dǎo)葉的設(shè)計應(yīng)特別注意，要求盡量減小導(dǎo)葉本身的水力損失。在設(shè)計工況下，液流自葉輪流人導(dǎo)葉時，要求不產(chǎn)生撞擊損失。將導(dǎo)葉進(jìn)口邊設(shè)計成與葉輪出口邊平行，并留有較大間隙，以保證流速均勻及良好的繞流。
[0006]核主泵設(shè)計條件和主要參數(shù)如下:設(shè)計(額定)流量0=18870111’/11,揚(yáng)程!1=113111,轉(zhuǎn)速n=1780r/min，介質(zhì)為清水，溫度20°C。
[0007]設(shè)計要求是根據(jù)現(xiàn)有的核主泵葉輪、混流泵設(shè)計條件和主要參數(shù)，以及必須是徑向正導(dǎo)葉加上類球形泵殼的結(jié)構(gòu)，設(shè)計出徑向正導(dǎo)葉。
[0008]1.基圓直徑D3
[0009]D3=D2+ (3 ~15)mm (I)
[0010]D2為葉輪外徑。葉輪導(dǎo)葉間隙和比轉(zhuǎn)速大小有關(guān)，建議取3~15mm，增大間隙會降低泵的效率，但運(yùn)行較穩(wěn)定。
[0011]2.導(dǎo)葉進(jìn)口寬度b3
[0012]b3=b2+(3_10)mm (2)
[0013]式中b2是葉輪出口寬度。
[0014]3.螺旋線的角度和線型
[0015](I)導(dǎo)葉進(jìn)口安放角03
[0016]導(dǎo)葉進(jìn)口軸面速度Vni3和排擠系數(shù)…為
【權(quán)利要求】
1.APlOOO核主泵徑向?qū)~水力設(shè)計，根據(jù)對核主泵球形壓水室內(nèi)流體的導(dǎo)流和轉(zhuǎn)換的要求。葉輪幾何參數(shù)包括，基圓直徑D3，導(dǎo)葉進(jìn)口寬度匕，導(dǎo)葉進(jìn)口安放角Ci3，螺旋線部分的線型R，導(dǎo)葉喉部面積F，擴(kuò)散段的進(jìn)口面積，擴(kuò)散段的出口面積F4，擴(kuò)散段的出口直徑D4,擴(kuò)散角,其特征在于:葉輪幾何參數(shù)與泵設(shè)計工況點性能參數(shù)之間適合以下關(guān)系:

2.權(quán)利要求1所述的APlOOO核主泵徑向?qū)~水力設(shè)計，其特征是:葉輪導(dǎo)葉間隙和比轉(zhuǎn)速大小有關(guān)，建議取3~15mm,增大間隙會降低泵的效率,但運(yùn)行較穩(wěn)定。
3.權(quán)利要求1所述的AP1000核主泵徑向?qū)~水力設(shè)計，其特征是:為了改善導(dǎo)葉的形狀，可取導(dǎo)葉進(jìn)口角大于液流角，Λ α =3°~10°。
4.權(quán)利要求1所述的ΑΡ1000核主泵徑向?qū)~水力設(shè)計，其特征是:速度系數(shù)k3是比轉(zhuǎn)速的函數(shù)，可依據(jù)泵手冊查的，本發(fā)明取k3=0.32。
5.權(quán)利要求1所述的AP1000核主泵徑向?qū)~水力設(shè)計，其特征是:P角的選用范圍3。~12°。
【文檔編號】F04D29/44GK103775387SQ201310405817
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】朱榮生, 龍云, 楊愛玲 申請人:江蘇國泉泵業(yè)制造有限公司