转速对AP1000核主泵水力性能影响的试验研究

为研究转速对AP1000核主泵水力性能的影响,制造一台核主泵水力模型样机,通过变频改变转速,进行了试验研究,分别对比了核主泵在50Hz(1495r/min)、40Hz(1195r/min)、30Hz(895r/min)3种不同转速下的Q-H、Q-P、Q-η曲线,运用相似比例定律,变换得到相似变换曲线,对比试验和相似变换曲线,得到结果如下:50Hz时该水力样机的过流部件满足设计要求,其性能曲线具有混流泵的特点,有无过载特性,高效区较宽,大流量时具有较高的效率;压水室截面形状对核主泵水力样机性能变化趋势影响有限,决定其性能的主要因素在于叶轮;转速改变时外特性曲线变化趋势相同,但转速降低,扬程下降缓慢,Q-H曲线相对平坦,最大轴功率点向大流量偏移,泵的总体效率下降,最高效率降低,同时高效区变窄。转速降低超过20%相似比例变换公式失效,引入了修正系数对相似变化曲线进行修正。     

带孔板离心泵的电机叶片泵样机效率分析

针对所研制的电机叶片泵样机,建立了样机性能测试系统。通过测量样机的输出流量、转速等性能参数,获得了样机的转速、效率随出口压力的变化特性。运用理论分析和数值计算对试验结果进行了分析,得出电机叶片泵样机的浸油负载和电机鼠笼转子电阻是影响样机效率的主要因素。优化鼠笼转子材料和结构,可显著提高电机叶片泵转速和效率,在最高工作压力22 MPa时,转速提高90 r/min,可达1472 r/min;效率提高2.4%,最大可达47%。对完善电机叶片泵基础理论,以及静音、高效液压电机泵的研制有重要的指导意义。     

中浓纸浆泵运行性能试验研究*

中浓纸浆泵是中浓输送环节的核心设备,其运行性能直接影响着输送系统的效率。为了研究不同运行条件对中浓纸浆泵运行特点和性能的影响,设计一种基于声纳流量测试系统的中浓纸浆泵性能试验台。研究分析了纸浆浓度(质量分数)为7.52%, 9.3%, 12.1%,转速为960 r/min, 1 140 r/min, 1 500 r/min和不同排气抽吸真空度时,泵的扬程、效率、出口含气率及最大极限流量变化特征。试验结果表明：随着纸浆浓度的增加,同一流量下扬程、效率逐渐下降。真空度对泵的性能特性有显著的影响,在不抽真空条件下,中浓纸浆泵可实现7.52%浓度纸浆的输送,但随着流量的增加,扬程、效率明显下降;随着抽吸真空度的增大,扬程逐渐升高,且存在一个最佳真空度值使得泵效率最高,泵出口纸浆的含气率逐渐降低。扬程随转速的增加而升高,泵出口纸浆的含气率降低;所需真空度随转速的增加而减小,表明提高泵转速有利于纸浆中气液的分离从而降低所需的真空度值。泵出口纸浆中含气率随着纸浆浓度的增加而升高,同时所需的抽吸真空度也迅速增加。最大流量极限值随着纸浆浓度的增加而减小,随转速的增加而增加。     

核主泵四象限特性试验研究

针对自主研发百万千瓦级核电主泵项目,本研究以经过模化缩比后的百万千瓦级核电主泵的模型泵为对象,搭建专设台架,开展泵正常工况、水轮机工况、耗能工况、卡轴工况、飞逸工况下的流动特性试验。首先得到了1500r/min额定转速下的四象限特性曲线,进而掌握了其扬程、扭矩在不同流量工况下的变化规律,之后对1050 r/min、600r/min和150 r/min 3个非额定转速下泵的各运行工况开展试验研究,将4个转速下的试验结果经过无量纲处理,最终得到了既适用于模型泵又适用于原型泵的同源曲线,上述试验结果为后续核主泵设计的深入研究及一回路安全分析提供了数据支撑。     

相似率定律在调节离心泵驼峰工况方面的工程应用

离心泵Q-H曲线上的驼峰特性与水力性能之间存在相互联系、相互制约的关系,片面消除驼峰会导致泵自身水力性能下降.比较而言,如何避免运行工况处在驼峰的不稳定运行区间更具有工程意义.因此,本文提出应用相似定律中流量比扬程随叶轮尺寸变化快的特性,通过水力模型换算时放大叶轮尺寸进行工况调节,实现运行工况避开驼峰不稳定运行区间的目...     

轴流泵变转速性能试验及内部流场数值计算

研制比转速550 r/min、转速2 900 r/min型QY90-4.4-1.5潜水轴流泵样机。通过型式及变转速外特性试验,得出轴流泵qV-H、qV-Pa和qV-η性能曲线变化规律;验证qV-H、qV-Pa曲线及各转速最优工况之间换算均不满足相似定律,泵综合特性曲线等效曲线与相似抛物线差别较大;采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法进行转速对流场影响数值计算,得到不同转速下最优工况叶片表面速度和静压分布,阐明外特性变化规律内在原因;泵转速提高,叶片表面速度增大,内部流动基本符合圆柱层流面无关性假设;同时叶片所受升力增大,叶片背面所承受的负压强进一步降低,易发汽蚀的可能性增大,可以推测汽蚀是制约轴流泵高速化发展的主要因素之一。轴流泵内部液流轴向运动雷诺数较小,难以达到尼古拉兹试验粘性力相似的自动模型化区,且叶栅与单翼型升力系数的差异,也难以保持变转速工况之间升力的相似,这是不满足相似定律的主要原因。     

CAP1400屏蔽电机主泵高效水力模型研发

大型三代先进压水堆核电站最后一个难度最大的重大装备CAP1400大功率屏蔽电机主泵正在国产化研制,关键水力部件叶轮和导叶的水力设计是核主泵科学研究中的一项重点也是难点。基于前期相关研究基础,研发设计比转速约105的混流式缩尺(1∶2.5)高效水力模型,探讨模型建立、参数化水力设计、CFD数值计算与水力性能优化、模型试验与性能分析;针对最优效率点和流动损失进行探讨,给出多重约束下高效叶轮和导叶设计建议。模型试验得到水力模型设计点效率为84.92%、性能曲线变化平缓、运行范围内效率高、且汽蚀性能良好;换算到真机工况效率达到88.3%。该水力模型成为重大专项CAP1400屏蔽电机主泵水力部件采纳的设计方案之一,为后续核主泵水力部件的高性能设计、工程应用提供重要借鉴和原始技术积累。     

变速工况下轴流泵性能特性研究

为了揭示转速对轴流泵装置能量性能的影响规律,本文以一立式轴流泵装置模型为研究对象,对从额定转速1461 r/min(n)到731 r/min(0.5n)6组转速下各最优工况点进行数值计算,并通过欧拉方程分析。结果表明:转速变化时,叶轮输送给水体的理论能量头并不符合水泵相似定律,这也是水泵各最优工况点之间随转速的变化不满足相似定律的一个重要原因;且随着转速的降低,叶轮的水力效率逐渐降低,泵装置内各段流道水力损失逐渐增大,进而导致泵装置效率减小。研究结果为变速工况下轴流泵装置能量特性的精准预测提供了参考规律。     

潜水轴流泵相似变型水力设计

采用相似理论计算和性能换算法设计Q90-4.2-1.5型潜水轴流泵水力模型。经过比较和筛选模型库综合特性曲线,选定比转速n_s=560的40ZLQ-50轴流泵0°水力模型为原型。阐明相似变型设计过程及实型泵结构和水力几何参数。通过分析样机性能数据和曲线,得出轴流泵通过相似设计可以达到较高准确性的水力设计等结论。     

日立UH083挖掘机液压泵故障的检测

我局一台UH083挖掘机各个动作速度都缓慢,于是我们对其进行了全面检测:先测了发动机转速、气缸压力等参数,结果表明发动机性能良好;然后接压力表对两主泵及先导泵油路的压力进行了测试,均在允许范围之内;最后,串接流量计(PFM9-20O)测量了前后两主泵的流量,结果如下: 前泵:①液压泵变量拉杆在达到其最大排量的2/3行程时,泵的输出流量从17OL/min突然下降到约6OL/min,以后不再回升。最大排量位置时,标准流量为220L/min,此时泵的容积效率仅为27.3％(发动机转速为1951     

基于CFD仿真的核主泵流动特性研究

为研究核主泵水力部件的流动特性,基于N-S方程及k-ωSST湍流模型,对核主泵水力部件多个流量点进行三维流动数值计算,研究了核主泵内不同流量工况下的流动特征,并对额定工况下的性能数据与试验数据进行了对比。结果表明,基于CFD分析的方法可有效预测核主泵的水力性能,获取内部流动细节。在额定设计工况下,核主泵流态均匀稳定,水力性能优良。通过与非设计流量工况的对比,较全面地分析了该核主泵流动特性,为解决核主泵水力部件设计和优化提供了有益的参考。     

基于CFD仿真的CAP1400核主泵流动特性研究

为研究CAP1400核主泵水力部件的流动特性,基于N-S方程及k-ωSST湍流模型,对核主泵水力部件多个流量点进行三维流动数值计算,研究了核主泵内不同流量工况下的流动特征,并对计算的额定工况下的性能与试验进行了对比。结果表明,基于CFD分析的方法可有效预测CAP1400核主泵水力性能,获取内部流动细节。在额定设计工况下,核主泵流态均匀稳定,水力性能优良。通过与非设计流量工况对比,较全面比较了该核主泵流动特性,对支撑核主泵水力部件设计和优化提供有益的参考。     

无油润滑高速离心泵的变转速性能研究

转速调节是调整泵工况的重要手段,为了揭示变转速对高速离心泵的水力性能影响,本文以一台采用无油动压液体轴承支撑的高速离心泵为研究对象,采用试验方法与数值模拟,进行了不同转速下相似工况下的水力性能研究。论文通过所搭建闭式实验台上的水力测试得到了不同转速下的水力性能曲线,验证了该泵在变转速下良好的水力性能,最高效率可达35.52%。并结合ANSYS CFX软件对该泵水力部件进行了数值模拟研究,与试验结果的对比表明数值模拟能够有效对该泵的水力部件性能进行预测。论文还对该泵水力部件以设计工况为基准的不同转速下的比例相似工况进行了研究。     

双斜盘轴配流轴向柱塞式液压电机泵的实验研究

研制了一种双斜盘轴配流轴向柱塞式液压电机泵样机，并通过实验研究了样机所能达到的性能：理论排量7 mL/r、额定工作转速6000 r/min下公称压力20 MPa; 5000 r/min下最大工作压力30 MPa;液压泵部分的容积效率达到91%以上。测得液压电机泵总效率最高值到达61%,中等转速区间(2000～4500 r/min)和压力区间(10～30 MPa)范围内总效率在0.56～0.61。实验表明，此类型液压电机泵，转子黏性阻力损失和配流轴间隙处的泄漏损失是两大主要损失，温度对这两大损失分别有明显的减少和增加作用，通过改善散热条件、选取合适的配流副间隙和使用低黏度液压油，有望更进一步提高样机的总效率。结果表明：适度提高液压电机泵的工作转速和提高电机的电流密度可以显著提高液压电机泵的功率密度，但转速过高，会带来较大的黏性阻力损失；采用较低工作转速、偏细长型的转子，采用低黏度液压油和取合适的配流副间隙，并且改善散热条件等，都是提高轴配流液压电机泵总效率的有效方法。     

轴流泵运行的若干问题探讨

对照叙述电压、电流和泵中扬程、流量的对应关系.电子元件单结晶体管的V-A特性曲线和轴流泵的Q-H性能曲线有相似之处,通过扬程和流量之间存在的数学关系,进一步讨论了轴流泵Q-H性能曲线上的稳定运行和不稳定运行两个工作区.     

诱导轮-离心轮高速泵组的试验研究

高速泵必须具有高的汽蚀比转速,采用诱导轮-离心轮泵组是获得高抗汽蚀能力的最有效易行的途径。解决好诱导轮与离心轮的合理匹配,是获得高抗汽蚀能力的关键。本文通过试验研究,获得了合理匹配的诱导轮-离心轮高速泵组,不但大幅提高了泵的抗汽蚀能力,也改善了泵的Q-H特性曲线在小流量区的斜率,泵的效率也有提高。     

大间隙磁力传动系统驱动能力优化及加速控制方法

以大间隙磁力传动系统的电磁体为研究对象,研究了电磁体铁芯材料与结构参数对系统驱动能力的影响,确定了电磁体铁芯采用Z10-T25取向硅钢片可提高系统驱动能力;根据所建立的系统启动过程动力学模型,研究了实现轴流式血泵快速平稳启动的加速控制方法,并将实验数据与理论仿真解析结果进行了对比:在电磁线圈通电脉冲频率从0Hz到150Hz的启动过程中,血泵转速从0r/min加速到9 000r/min,血泵出口压力p和流量Q的实验值均与理论仿真值变化趋势一致。研究表明驱动系统可在4s以内使轴流式血泵的输出压力和流量达到控制目标值。     

一种新型球塞液压油泵的研制

介绍了一种新型径向球塞液压油泵及其试验装置，该球塞液压泵的工作原理是由主轴带动转子旋转，使其球塞、球塞孔和配流轴之间形成的工作腔体体积发生周期性变化，从而实现吸排液压油。简要说明了该泵在设计加工制造过程中的关键技术，对该泵的流量、压力、噪声进行了全面的性能试验检测，根据其性能曲线进行性能分析，该泵在转速1000 r/min时其流量可达理论流量的88%，压力可达5.8 MPa，噪声65 dB，为液压泵的后续研究提供必要的参考。该泵具体性能指标为最大转速1300 r/min，输出流量范围0~130.6 L/min，输出压力范围0~6.7 MPa，运转噪声最大66 dB，重量33 kg，工作介质为液压油。     

核主泵叶轮与导叶叶片数匹配规律的数值优化

为了阐明核主泵叶轮和导叶叶片数匹配特性对水力性能的影响。以缩比系数为0.5的模型泵为研究对象,基于核主泵几何参数,建立叶轮叶片数Z1和导叶叶片数Z2的多种匹配方案,通过数值方法预测多种匹配方案下核主泵设计工况下的水力性能。结果分析表明:只改变叶轮叶片数时,随着叶轮叶片数的增加,叶轮与泵扬程的增加趋势逐渐变缓;只改变导叶叶片数时,导叶叶片数的选取对核主泵效率影响的最大差值为8.48%。导叶和压水室内漩涡区和水力损失主要集中在以泵出口为起点沿叶轮旋转方向的半球形区域,且环形压水室的水力损失在总损失中所占比重最小为36.4%,表明环形压水室是核主泵水力损失最大的过流部件。根据多种叶片数匹配方案的结果分析,表明设计工况下核主泵叶轮与导叶叶片数的最佳匹配值为(Z_1=4,Z_2=9)、(Z_1=5,Z_2=12)、(Z_1=6,Z_2=11)和(Z_1=3,Z_2=7),即导叶叶片数在叶轮叶片数的2倍附近且两者互质时,泵的水力性能达到最佳值。研究结果为核主泵叶轮和导叶叶片数的选取提供了理论依据。     

ACP100核主泵四象限全特性模型试验研究

核主泵是核岛一回路系统的核心设备,决定着核电运转控制水循环的安全性和可靠性。300 MW以下的小型堆核主泵技术在国内尚属空白,ACP100核主泵的研制将有效支撑我国小型核反应堆技术的发展和推广。本文采用降转速测试方法对1:1的ACP100核主泵水力模型进行四象限全特性模型试验,测得泵工况性能指标满足设计;四象限曲线数据完整,为后续核主泵过渡过程和整体回路系统瞬态热工水力特性计算提供了有效数据。