核主泵轴承滑油唧油叶轮导叶性能优化

以某核主泵轴承为研究对象,针对华龙一号对其超设计基准工况运行要求,采用CFD和Stage(Mixing Plane)单叶片通道技术对叶轮导叶进行了仿真。通过对叶轮导叶流道进出口面积的设计及叶轮导叶面积比匹配优化,提高了叶轮导叶的水力效率,对核主泵轴承在超设计基准工况中的SBO和丧失冷却水运行的安全性予以提升,结果表明:优化后叶轮导叶性能较之前有明显提高;对于该类叶轮导叶的优化,需要同时对叶轮导叶进出口流道面积进行调整。研究成果可为相关核主泵轴承用叶轮导叶优化设计提供一定的技术参考。     

螺旋式叶轮及导叶的水力设计及性能试验研究

螺旋式叶轮是立式泵用油润滑大容量推力轴承组件中的关键部件。叶轮运转时,该螺旋叶轮驱动轴承润滑油系统中的润滑油循环流动,为主推力瓦、副推力瓦与推力盘之间提供所需的润滑油,使其形成油膜,避免瓦块与推力盘之间发生干摩擦而损坏轴承,同时带走轴承产生的热量以冷却轴承。本文通过该螺旋叶轮及导叶的设计及试验研究,利用试验装置测试水力性能,并考虑不同温度下因粘度发生变化而对润滑性能产生的影响。经过对试验结果的分析,证明其水力特性满足推力轴承对润滑油系统的要求。     

螺旋式叶轮及导叶的水力设计及性能试验研究

螺旋式叶轮是立式泵用大推力油轴承组件中的关键部件,叶轮运转时,驱动轴承的润滑油系统中的润滑油循环流动,为主推力瓦、副推力瓦与推力盘之间提供所需的润滑油,使其形成油膜,避免发生干摩擦而损坏轴承,同时带走轴承产生的热量以冷却轴承。通过叶轮及导叶的设计及试验研究,利用试验装置测试水力性能,并考虑不同温度下因黏度发生变化而对性能产生的影响。经过对试验结果的分析,证明水力特性满足推力轴承对润滑油系统的运行要求。     

主泵推力轴承循环油路分配数值模拟

为解决主泵推力轴承循环油路分配难以理论计算的问题,建立了主泵推力轴承油路、油叶轮以及油导叶的计算模型,采用了CFD数值法给出了主轴(油叶轮)不同转速、不同出口背压下的油路分配量,并给出了对应的分配比例。结果表明:主泵推力轴承三路油量都随着主轴(油叶轮)转速的增大而增大,随着出口背压的增大而减小;主轴(油叶轮)在一定转速以及一定出口压力范围内,三路油量分配比例均保持不变。为以后类似结构的推力轴承润滑油循环油路分配问题提供参考。     

化工轴流泵的非均匀导叶布置

化工轴流泵的工作介质特性使其不便设置导轴承,导致泵转轴缩短,叶轮出口至弯管进口之间只有一段很短的垂直空间,在该空间采用常规导叶布置会恶化水力性能,而化工泵中通常不设置导叶的做法又会使叶轮出口圆周速度分量对应的能量在流道中逐渐损耗。为提高机组效率,采用计算流体力学(CFD)方法分析了均匀布置导叶时的流场特点,发现导致水力性能恶化的原因,提出非均匀导叶布置方案,并进行了数值模拟及对比。结果表明,合理的非均匀导叶布置方案能有效改善装置水力性能。     

2DG-10型锅炉给水泵振动原因分析与对策

针对2DG-10型锅炉给水泵在运行中振动过大的问题,通过对给水泵轴瓦间隙、泵内通流间隙和泵轴、叶轮对轴承的跳动值检查,确定了轴瓦间隙超标是振动产生的主要原因。提出了调整轴瓦的顶部间隙和侧面间隙至合格范围的下限,同时提高给水泵的安装精度,并加大给水泵叶轮口环与(泵体)密封环、导叶衬套与导叶轴套之间的间隙。通过这些改进措施,解决了给水泵振动过大的问题。     

基于喉部参数控制的离心泵导叶扩散度研究

为研究导叶扩散段无量纲参数对离心泵水力性能的影响,通过控制导叶喉部参数设计出5种导叶扩散度方案,采用雷诺时均N-S方程和RNGκ-ε湍流模型对离心泵进行全流场计算,对比分析了不同扩散度方案对上游叶轮、导叶本身以及下游压水室水力性能的影响,并验证了数值分析的可靠性.研究表明:导叶扩散度对上游叶轮水力性能较大,叶轮效率随导...     

多级离心泵叶轮与流道式导叶的匹配特性

本文对多级离心泵设计了流道式导叶,采用Spalart-Allmaras湍流模型对设计结果进行数值模拟。通过对流道式导叶几何结构的调整,探讨了叶轮-导叶间隙、导叶进口方式及级间密封对离心泵流动性能的影响。经过分析得到了以下结论:导叶进口直径为叶轮出口直径的1.027倍时与叶轮匹配较好;导叶进口宽度的减小在小流量工况下存在优势;对导叶进口进行斜切处理可以有效消除密封通道对水泵造成的影响,同时提高了大流量工况下的水力性能,设计点效率提高0.65%,扬程提高1.30%,分析结果为离心泵流道式导叶与叶轮匹配设计提供理论指导。     

高效率多级部分流泵水力模型的研制

本文介绍在泵的轴向尺寸和径向尺寸不变的情况下,通过改变导叶叶片数、导叶喉部面积、叶轮和泵体前后端面间隙和叶轮的叶片数来提高多级部分流泵的效率。     

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。     

进口导叶对斜流式叶轮级性能调节的数值研究

针对两种不同翼型的进口导叶,数值研究了导叶在不同开度下对超大流量系数斜流级内部气体流动的影响和调节特性,并预测了进口导叶与斜流叶轮耦合在不同导叶开度下的性能曲线。结果表明,进口导叶能有效扩大调节范围,使斜流压缩机能在更宽的工况范围内运行。导叶开度和翼型对斜流叶轮的气动性能产生影响,开度增大导致气体流动的不均匀性变大,而当开度增大到一定程度时,进口导叶的调节能力变差,对斜流叶轮气动性能产生负面影响。     

导叶周向布置位置对核主泵压力脉动的影响

基于RNG k-ε湍流模型和滑移网格模型,对核主泵导叶在不同周向位置缩比模型的内部流动进行全三维非定常数值计算。研究导叶周向布置位置对叶轮出口、叶轮-导叶间隙处以及泵壳内压力脉动的影响规律,并分析导叶周向位置对导叶下游流动的影响,结果表明:导叶周向位置对模型泵内压力分布影响较大,在时域图中,导叶位置主要影响模型泵内压力脉动的波动幅度,导叶在α=0?时压力脉动的主波动幅度最小;在频域图中,导叶位置主要影响压力脉动能量幅值,导叶在α=0?时脉动能量幅值最小。叶轮出口的压力脉动能量幅值最大,泵壳内的能量幅值最小,压力脉动主要由动、静叶间的相互干涉引起。叶轮出口、叶轮-导叶间隙处的压力脉动频率主要受叶频影响,泵壳内的压力脉动频率仅与转频有关。导叶周向位置对导叶下游的内部流动影响较大,导叶在α=0?时截面B—B内的压力分布均匀、压力梯度小。合适的导叶周向位置可有效改善泵内的压力脉动分布,进而降低泵的振动。     

采用叶轮出口斜切及导叶喉部优化改善一台节段式多级泵外特性的数值分析与试验研究

以一台节段式多级泵的次级叶轮及导叶为研究对象进行研究。通过数值模拟与试验验证相结合的方法,研究叶轮出口及导叶喉部面积对性能曲线的影响。以NUMECA为计算平台对各方案进行数值试验,发现无论是改变叶轮出口还是调整导叶喉部面积都可以减小扬程曲线驼峰,但会导致效率下降。在消除驼峰后可以优化叶轮及导叶内部流场从而提升效率。经过试验,验证优化后的模型驼峰已经消除,效率略有提升。     

不同叶片出口角下离心泵压力脉动及径向力分析

在试验结果和数值模拟吻合良好的基础上,开展叶片出口角对离心泵压力脉动以及径向力影响的研究。本文以两级矿用潜水离心泵为研究对象,建立4组不同叶片出口角叶轮模型,通过数值模拟获得离心泵外特性,叶轮、导叶、蜗壳的压力脉动分布及叶轮径向力特性,并进行对比分析。结果表明:离心泵内压力脉动呈周期性,当β2=16°和20°时叶轮出口压力脉动强度较大。随着叶片出口角增大,导叶和蜗壳内压力脉动均逐渐增强,且导叶内压力脉动强度大于蜗壳,不同叶片出口角下,导叶及蜗壳内脉动主频均为叶频。叶片出口角的改变也会对叶轮径向力矢量分布产生一定影响,随着β2增大,叶轮径向力逐渐增大,且首级叶轮轴向力大于次级叶轮,蜗壳比导叶有更好地改善叶轮轴向力的作用。     

浅谈叶轮背叶片能延长机封和轴承的寿命

为了降低泵的生命周期成本,必须考虑延长机封和轴承的寿命。开式叶轮背叶片通过降低叶轮背面的压力达到同时降低叶轮轴向力和机封腔压力的作用,有效增加轴承和机封的寿命。     

基于CFD方法的离心风机叶轮和导叶的改型分析

叶轮和导叶是离心风机的重要过流部件,导叶和叶轮匹配对风机外特性有至关重要的影响。为了研究不同叶轮和导叶的组合对TJL790-1型离心风机的影响,采用三维粘性计算流体动力方法,对四种不同组合的TJL790-1型离心风机复杂的内部流动进行数值求解,研究其内部流动规律,对比压力、速度分布并与实验进行对比。结合数值计算结果,给出最优化组合,以达到提高风机的效率,扩大其运行工况范围,改善内部流动的目的。结果表明,优化后叶轮、导叶比原模型压力提高329Pa,轴功率降低1.2k W,效率提高6%,导叶C内流线均匀,比原导叶旋涡减少,可满足性能要求。     

叶片仿鲨鱼鳍的导叶式离心泵数值仿真研究

针对导叶式离心泵内部流场流动不稳定的问题,运用仿生学技术和原理对鲨鱼鳍结构做了适当抽象处理,并运用在导叶式离心泵叶轮叶片前缘位置。对叶片仿鲨鱼鳍的导叶式离心泵内部流场进行了数值计算,研究了3个典型工况下离心泵内部流场的流动特性,得到了叶轮和导叶径向力的变化特性,进而分析了离心泵内部流场的湍动能分布规律,并进行了试验验证。研究结果表明:相比原模型,叶片仿鲨鱼鳍的导叶式离心泵改善了泵内流动特性,减小了泵内的湍动能分布;同时降低了叶轮和导叶的径向力,减弱了叶轮与导叶的动静干涉作用;仿鲨鱼鳍叶片减轻了导叶式离心泵内部流动的不稳定,明显提高了泵的扬程和效率等外特性参数。     

不同导叶数混流泵的压力脉动分析

为了研究不同导叶数混流泵内部流场压力脉动情况,应用商业软件Numeca分别对模型1(4叶片、11导叶数)和模型2(4叶片、7导叶数)进行非定常数值模拟。通过设置监测点,得到了叶轮和导叶位置的压力脉动结果并进行频域分析。结果表明,模型1和模型2的叶轮内,工作面尾缘的脉动幅值大于前缘,背面前缘的脉动幅值大于尾缘,压力脉动最大值出现在叶片工作面尾缘,而导叶内压力脉动幅度均由叶片前缘到尾缘逐渐减小。除此之外,随着导叶叶片数增多,叶轮叶片工作面尾缘最大压力脉动幅值位置的压力脉动幅值增大,可以采用减少导叶叶片数的方法降低此部分的压力脉动幅值。     

某离心压缩机首级叶轮叶片断裂事故分析与改进研究

本文研究了某离心压缩机首级叶轮叶片断裂事故。分析了该叶片发生断裂的原因,发现该事故主要是由于叶轮固有频率与进口导叶尾迹频率接近发生共振引起的。在此分析基础上,提出了以下改进措施：一方面通过增加叶片厚度来改变叶轮固有频率,以避开进口导叶尾迹频率;另一方面,同时通过叶片进口处沿轴向切除14.4mm,以减小进口导叶尾流激振力。到目前为止,改进后的叶轮现场运行情况良好。     

离心泵水力部件精密铸造方法的比较和验证

叶轮和导叶是节段式多级给水泵的核心水力部件,传统的铸造工艺为砂铸和精铸,随着泵行业自身的发展以及各个应用领域对泵产品要求的提高,精密铸造的实际应用越来越广泛,尤其适用于小规格、流道复杂的叶轮、导叶。为提高水力部件的铸造精度和表面粗糙度,我们分别采用传统精密铸造工艺和可溶芯精密铸造工艺两种方法制造相同的叶轮和导叶,通过三维扫描、模拟建模和数据分析达到验证铸造工艺的效果。