屏蔽电泵辅叶轮研究.pdf

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1、GMf『lMetallurgical＆Minelndus03佳木斯电机股份有限公司(黑龙江154002)李作维沈阳鼓风机集团核电泵业有限公司(辽宁10869)薄大威【摘要】屏蔽电泵辅叶轮主要功能是驱动一次循环介质在电泵内流动，以保证屏蔽电泵冷却和轴承润滑、冷却，另一方面辅叶轮可以参与轴向力平衡，使止推轴承受力在合理的范围内。立式屏蔽电泵由于机组产生的轴向力较大，采用传统的口环加平衡孔的办法不能满足轴向力平衡要求，特在该屏蔽电泵上部设置了辅叶轮用于轴向力平衡。对辅叶轮的技术参数及指标的选定、结构与水力I陛能设计等方面进行了阐述，最后通过性能

2、试验验证选取了适合的辅叶轮，辅叶轮的结构与性能满足屏蔽电泵机组的使用要求。【关键词l屏蔽电泵辅叶轮轴向力平衡一、前言本文所述屏蔽电泵为立式屏蔽电泵，机组剩余轴向力由下止推轴承承受。屏蔽电泵主叶轮产生向下的轴向力为7400N，其转子重力为2865N，两力合力已经达到10265N，方向向下，而推力轴承只能够承受2893N}的轴向力，且此时I：1环加平衡孔的作用已经达到极限。为保证屏蔽电泵能够正常运行，需开展辅叶轮结构与性能研究，在机组中设置辅叶轮对机组轴向力进行平衡。辅叶轮设计的原则：选定出适宜的辅叶轮流量、扬程，以保证屏蔽电泵冷却和轴承润滑

3、、冷却；辅叶轮的效率应尽量提高，以便提高屏蔽电泵的机组效率并降低电动机定子绕组和轴承的工作温度；辅叶轮产生的向上轴向力，应保证下推力轴承的总受力和单位面积受力均在合理范围内，以提高下推力轴承运行的可靠性。G糊叠用棚■www．etyjx．com2015qs第2期二．技术参数及指标的选定1．流量与为充分保证屏蔽电泵的冷却效果，参考相近屏蔽电泵数据，确定一次冷却水循环流量，即辅叶轮设计流量为：01>lOm3／h。根据确定的一次水循环流量，对原屏蔽电泵的绕组温度及温度分布进行了分析计算。计算结果，额定工况绕组的最高点温度为102．081℃，流量满

4、足要求。2．辅叶轮处介质温度根据一次水的循环流量、屏蔽电泵的结构和电磁计算结果，对屏蔽电泵的温度分布进行了计算，辅叶轮入口处温度为76℃。本次试验研究辅叶轮处水温取：T=80。C。3．扬程根据确定的一次水的循环流量和循环回路的结构尺寸，对屏蔽电泵的水阻进行了计算，扬程H=35m，并且结构设计能够保证对水阻(相当于辅叶轮工作扬程)进行一定范围的调节。为确保辅叶轮能够产生足够大的轴向力，初步确定辅叶轮设计扬程：日≥35m。4．效率相近产品屏蔽电泵辅叶轮效率的测试值为12％，所以在研制时规定辅叶轮效率值如下：额定工况下试验时效率17≥15％。由

5、此可估算出辅叶轮需要电动机供给的泵轴功率P=PgQ剧(3600，7)≤6．36kW。三．辅叶轮需要产生向上轴向力最低值的规定及其计算1．转动体上各种轴向力转动体上各种轴向力平衡如图1所示。图1轴向力平衡1．辅叶轮2．推力轴承3．转子4．主叶轮根据图1，推算出辅叶轮需产生向上的轴向力最低值％轮≥如轮+如差+如重一F浮力一‰承=7625N式中畦轮——主叶轮产生的轴向力，主叶轮叶轮模型试验时实测轴向力如下：F主轮=7400N，方向向下；如差——转子两端压差产生的轴向力，根据水阻中计算结果：氏差=613N，方向向下；如重——转动体的重量，昧重-2

6、865N，方向向下；咏力——转动体的浮力，噜力=360N，方向向上；氏承——下止推轴承承载的轴向力，根据轴承磨损试验结果确定，‰承≤2893N。2．辅叶轮技术参数初定值统计辅叶轮技术参数初定值统计见表l。表1辅叶轮技术参数初定值统计1．组成与结构1)辅叶轮设计过程中充分借鉴相近屏蔽电泵科研成果，坚持计算分析与试验相结合的原则。考虑到屏蔽电泵水路相对复杂，难免影响计算精度，因此确定系列设计辅叶轮，得出系列参数，便于缩短工程样机试验调整时间，确保辅叶轮技术参数选取更合理。GMinMetallurgical＆Minelndusto"2)辅叶轮安

7、装在屏蔽电泵的上部，辅叶轮前盖板外表面堆焊镍基耐磨合金，相当于推力盘的上表面。辅叶轮下表面靠紧推力盘上表面，推力盘下表面堆焊镍基耐磨合金与石墨止推轴承组成一对摩擦副。辅叶轮结构如图2所示。堆焊镍基上止推面图2辅叶轮结构2．水力性能设计1)采用速度系数法，应用水力设计软件PCAD对辅叶轮水力模型进行设计。2)为增加轴向力平衡能力，辅叶轮前盖板外径比推力盘外径大10mm，增加了受力面积。3)叶片设计为圆柱叶片，采用数控机床进行加工，表面粗糙度值低、对称度好，过流断面面积变化均匀，水流损失小；I：1环外径处采用迷宫式密封结构，减小I：1环泄漏流

8、量；叶轮入I=I螺栓头设计为流线型；前盖板入I：1倒圆角。采用上述措施不仅提高了辅叶轮的效率，而且对减振降噪也大有好处。4)经过计算，在辅叶轮叶片直径为≯200mm的时候，产生向上的轴向力为8