基于性能預(yù)測的低比轉(zhuǎn)速主油泵改型及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、低比轉(zhuǎn)速離心泵廣泛用于發(fā)電廠、石油、化工、城市供水、農(nóng)業(yè)排灌等行業(yè)。這類低比轉(zhuǎn)速離心泵普遍存在著效率低，運行穩(wěn)定性差、在大流量區(qū)域易產(chǎn)生過載等問題。在火電廠和核電廠供油系統(tǒng)中主油泵是典型的低比轉(zhuǎn)速雙吸離心泵。主油泵作為汽輪機組供油系統(tǒng)的動力源和核心設(shè)備，其性能對汽輪機組的安全運行有非常大的影響。隨著汽輪機組單機容量的不斷增加和結(jié)構(gòu)尺寸的巨型化，對汽輪機組的油系統(tǒng)的適應(yīng)性和可靠性要求越來越高，也相應(yīng)地對主油泵的設(shè)計提出了更大的挑戰(zhàn)。

2、 為了滿足大型汽輪機機組油系統(tǒng)需要，這類主油泵工作參數(shù)不僅要求升壓比高達15～20倍，而且要求流量大和對變工況的適應(yīng)性強。不僅要求主油泵具有較高的流體動力效率，性能曲線較為平坦，而且具有較好的空化性能。為達到工作參數(shù)要求，一般必須采用超低比轉(zhuǎn)速(常低于40)的單級雙吸離心泵，其工作參數(shù)要求和高性能參數(shù)要求往往產(chǎn)生矛盾，如何合理解決和協(xié)調(diào)是這類泵流體動力設(shè)計中的關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)以模型試驗為主的研究開發(fā)方式己很難滿足這些要求，非常有必要探索

3、基于性能預(yù)測的優(yōu)化設(shè)計方法來解決這類低比轉(zhuǎn)速雙吸油泵研究開發(fā)。另外一方面，由于大量已在運行的低比轉(zhuǎn)速離心泵普遍存在著效率低等問題，如一些300Mw及以下機組配套的主油泵現(xiàn)在也極需要進行改造和改型設(shè)計。為了解決改型設(shè)計問題并降低改造成本，采用基于性能預(yù)測的改型設(shè)計方法是有效的途徑之一。 本文根據(jù)工程實際需要，以提高效率和運行穩(wěn)定性為優(yōu)化目標，研究適合低比轉(zhuǎn)速雙吸離心泵的優(yōu)化設(shè)計方法。結(jié)合國內(nèi)某300MW汽輪發(fā)電機組油系統(tǒng)的主油泵改

4、型設(shè)計要求來探索基于性能預(yù)測的低比轉(zhuǎn)速雙吸離心泵流體動力優(yōu)化設(shè)計方法。首先對300MW機組的主油泵進行全流道三維流場數(shù)值模擬和性能預(yù)測驗證，分析其存在的問題。再對引進的600MW汽輪發(fā)電機組配套的主油泵的進行數(shù)值模擬分析，研究分析其流道設(shè)計思想，并以該主油泵的葉輪流道形狀作為參考，根據(jù)300MW機組的主油泵的工作參數(shù)要求制定初步的改型設(shè)計的方案。然后，通過“數(shù)值模擬試驗--修改設(shè)計流道幾何參數(shù)和形狀”的多次循環(huán)，直至獲得滿足工作參數(shù)和性

5、能的流道，而最終實現(xiàn)對其流道改型和優(yōu)化設(shè)計。將基于全流道數(shù)值模擬及性能預(yù)測方法應(yīng)用于雙吸主油泵過流部件的改型及優(yōu)化設(shè)計中，通過數(shù)值試驗取代高成本的模型試驗。本文的方法己成功用于實際工程，解決了某300MW機組的主油泵流道改型設(shè)計。不僅提高了流體動力性能，而且縮短研制周期和降低開發(fā)成本。本文的課題同國內(nèi)大型汽輪機制造廠合作，將基于全流道數(shù)值模擬及性能預(yù)測方法應(yīng)用于雙吸主油泵過流部件的流體動力優(yōu)化設(shè)計，在設(shè)計過程中考慮整個運行范圍內(nèi)如何提高