核電站三級循環(huán)給水混流泵數(shù)值模擬與試驗(yàn)分析

介紹了按照核電站冷卻水循環(huán)泵的技術(shù)要求開發(fā)的核電站冷卻水循環(huán)泵模型,給出了其結(jié)構(gòu)方案;運(yùn)用cfd方法設(shè)計(jì)開發(fā)了優(yōu)秀的水力模型,并通過模型泵進(jìn)行了驗(yàn)證測試;簡要介紹了用于測試水力損失和觀測流態(tài)的冷卻水循環(huán)泵進(jìn)水流道設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置.驗(yàn)證測試的結(jié)果表明,該泵額定點(diǎn)效率達(dá)92%且高效區(qū)范圍寬;泵運(yùn)行噪聲小,運(yùn)行平穩(wěn);在額定工況點(diǎn),設(shè)計(jì)的肘型進(jìn)水流道水力損失小,僅為0.273m.該水力模型的綜合指標(biāo)達(dá)到了同類泵的先進(jìn)水平,因此,我國核電站冷卻水循環(huán)泵可實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化.

為了給新型開敞式混流泵的設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)并為特殊出水流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供方法,對具有不同出水機(jī)構(gòu)的開敞式混流泵進(jìn)行數(shù)值模擬,分析從小流量到最大流量下的內(nèi)部流動和水力性能,提出適應(yīng)特殊液壓動力需求的開敞式出水機(jī)構(gòu)方案。給出內(nèi)部流動數(shù)值模擬和性能預(yù)測的方法,通過外特性預(yù)測結(jié)果與模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較,驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算的可靠性。在模型分析基礎(chǔ)上,針對軸向有導(dǎo)葉、軸向無導(dǎo)葉和徑向無導(dǎo)葉等不同的開敞式出水結(jié)構(gòu)形式。進(jìn)行整機(jī)內(nèi)部流動分析和外特性預(yù)測,對不同結(jié)果進(jìn)行比較分析,給出不同出水機(jī)構(gòu)對于特定結(jié)構(gòu)和動力需求的適應(yīng)性。

對cb80-65-125型船用冷卻泵建立三維物理模型,采用fluent提供的標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型,simplec算法,模擬分析了泵14個工況點(diǎn)的內(nèi)部流場,預(yù)測出性能變化情況,與試驗(yàn)結(jié)果相比較,得出各個性能參數(shù)的誤差值;分析了設(shè)計(jì)工況下葉片背面,工作面和z=0平面靜壓和相對速度分布情況。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),cfd技術(shù)能夠預(yù)測出揚(yáng)程和效率的變化情況,流量在0.38q~q時結(jié)果比較準(zhǔn)確,最佳工況點(diǎn)在1.2q,與試驗(yàn)結(jié)果誤差較小。在0~0.38q及q~1.35q時模擬結(jié)果的誤差比較大,但0~q內(nèi)誤差值在8%以內(nèi)。靜壓和相對速度分布情況與理論相符。cfd技術(shù)在泵設(shè)計(jì)階段初步預(yù)測其性能的優(yōu)劣,為泵的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

利用有限元分析軟件數(shù)值求解不同工況下混流泵的內(nèi)部流場,了解前置導(dǎo)葉調(diào)節(jié)工況的基本規(guī)律,以改善混流泵在非設(shè)計(jì)工況運(yùn)行時的水力性能。在葉輪葉片進(jìn)口部位讀取液流流入葉輪時絕對液流角、相對液流角、和絕對速度圓周分量的值,分析其隨前置導(dǎo)葉安放角改變而變化的規(guī)律。結(jié)果表明,葉輪進(jìn)口絕對液流角小于前置導(dǎo)葉安放角,流量越小相差的幅度越大;大流量工況下進(jìn)口預(yù)旋調(diào)節(jié)的效果比小流量工況更為明顯;在一定流量范圍內(nèi),通過進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)使得葉輪進(jìn)口液流滿足無沖擊進(jìn)口或者較小沖角進(jìn)口條件,可有效地改善混流泵在非設(shè)計(jì)工況的水力性能。

海水循環(huán)泵為核電站水冷機(jī)組關(guān)鍵輔機(jī)設(shè)備,對整個生產(chǎn)體系具有至關(guān)重要的作用.針對核電站生產(chǎn)特征來看,對循環(huán)水的用量非常大,海水作為主要循環(huán)水水源,其具有強(qiáng)腐蝕性,會對循環(huán)泵產(chǎn)生一定影響.為確保循環(huán)泵可以可靠運(yùn)行,必須要重點(diǎn)做好安裝管理,確保每個細(xì)節(jié)實(shí)施的規(guī)范性,減少常見問題的發(fā)生.本文主要針對核電站常規(guī)島海水循環(huán)泵安裝技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了簡單分析.

海水循環(huán)泵為核電站水冷機(jī)組關(guān)鍵輔機(jī)設(shè)備,對整個生產(chǎn)體系具有至關(guān)重要的作用。針對核電站生產(chǎn)特征來看,對循環(huán)水的用量非常大,海水作為主要循環(huán)水水源,其具有強(qiáng)腐蝕性,會對循環(huán)泵產(chǎn)生一定影響。為確保循環(huán)泵可以可靠運(yùn)行,必須要重點(diǎn)做好安裝管理,確保每個細(xì)節(jié)實(shí)施的規(guī)范性,減少常見問題的發(fā)生。本文主要針對核電站常規(guī)島海水循環(huán)泵安裝技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了簡單分析。

延安煉油廠工藝平衡蒸汽余熱利用技改工程 輔機(jī)循環(huán)給水泵 技術(shù)規(guī)范 編制：西安大唐電力設(shè)計(jì)研究院有限公司 2011年08月 設(shè)計(jì)總工程師：羅勇 主要設(shè)計(jì)人：陳歡慶 審核：羅勇 編寫：陳歡慶 電氣會簽：楊敏娟 本規(guī)范書適用于延安煉油廠工藝平衡蒸汽余熱利用技改工程2臺循環(huán)給水泵的訂 貨。循環(huán)給水泵安裝在原鍋爐房內(nèi)。2臺水泵為1用1備。 一、技術(shù)參數(shù) 循環(huán)給水泵：（立式） 流量：200m3/h 揚(yáng)程：50mh2o 泵的轉(zhuǎn)速：2900r/min 額定功率：45kw 額定電壓：380v 絕緣等級：f 防護(hù)等級：ip5

采用數(shù)值模擬與模型試驗(yàn)相結(jié)合的方法對模型泵裝置出口拍門的阻力損失進(jìn)行研究。通過模型試驗(yàn)獲得了出口拍門在不同開啟角度時的阻力損失值,歸納了拍門阻力損失隨流量變化的規(guī)律。結(jié)果表明:拍門阻力損失受導(dǎo)葉出口環(huán)量的影響,阻力損失與流量的平方不呈正比,在相同流量時,泵裝置效率下降值與拍門開度亦非正相關(guān)。應(yīng)用cfd軟件對泵裝置設(shè)計(jì)工況時拍門開啟角度25°及無拍門時出水流態(tài)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,分析了有、無拍門的出流流態(tài),依據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果預(yù)測了拍門阻力損失,在設(shè)計(jì)工況時的數(shù)值預(yù)測值與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。

為深入理解和分析高溫高壓工況條件下某主冷卻劑泵性能,采用計(jì)算流體力學(xué)方法(cfd)對其內(nèi)部復(fù)雜的三維流場進(jìn)行了數(shù)值模擬與分析.建立了某主冷卻劑泵各部件幾何模型,并對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分.通過求解rans方程對主冷卻劑泵內(nèi)部三維流場進(jìn)行數(shù)值求解,湍流流動采用sst模型進(jìn)行模擬.計(jì)算得到該泵在高、低設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速時的揚(yáng)程、功率和效率等性能參數(shù).計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較,誤差在4%以內(nèi).分析表明采用cfd方法模擬結(jié)構(gòu)復(fù)雜的主冷卻劑泵內(nèi)部流動是可行的.

采用線性分布的軸面流線速度環(huán)量和葉片角度變化規(guī)律來設(shè)計(jì)葉輪,采用圓弧翼型進(jìn)行固定導(dǎo)葉的設(shè)計(jì),蝸殼斷面采用非對稱斷面,進(jìn)而設(shè)計(jì)了一葉片可調(diào)比轉(zhuǎn)數(shù)為564.3的蝸殼式混流泵。應(yīng)用fluent對該泵的內(nèi)部流動進(jìn)行了數(shù)值模擬并根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行了能量性能預(yù)測。內(nèi)流模擬結(jié)果顯示該泵內(nèi)部流動均勻,性能預(yù)測結(jié)果表明該泵可以滿足設(shè)計(jì)要求。真機(jī)性能測試表明該泵在葉片角度為0°時最高運(yùn)行效率達(dá)85.76%,在設(shè)計(jì)點(diǎn)運(yùn)行效率要比設(shè)計(jì)要求高約3%。研究結(jié)果對于更高比轉(zhuǎn)數(shù)蝸殼式混流泵的設(shè)計(jì)具有比較重要的指導(dǎo)作用。

為揭示高比轉(zhuǎn)速混流泵的內(nèi)部流動規(guī)律,應(yīng)用商用軟件fluent對其進(jìn)行數(shù)值模擬。模擬中以雷諾平均n-s方程為流動控制方程,采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε二方程模型作為修正方程,對于壓力和速度耦合關(guān)系采用simple算法處理。分析了等環(huán)量流型高比轉(zhuǎn)速混流泵內(nèi)部的靜壓分布和速度分布,得出結(jié)論為:葉片進(jìn)口距離輪緣較近處存在明顯的負(fù)壓區(qū),葉輪與導(dǎo)葉體之間存在明顯的動靜干擾,葉輪進(jìn)口處存在輕微的流動沖擊,但是并沒有影響流體的整體流動。通過分析,揭示了高比轉(zhuǎn)速混流泵內(nèi)部流動規(guī)律,為其性能改進(jìn)提供了依據(jù)。

為了研究動靜干涉對混流泵內(nèi)部流動非定常壓力脈動特性的影響,在混流泵進(jìn)口截面、動靜耦合面以及出口截面取若干壓力脈動監(jiān)測點(diǎn),采用rngk-ε湍流模型和滑移網(wǎng)格技術(shù),對混流泵全流場進(jìn)行三維非定常湍流計(jì)算.計(jì)算了葉輪進(jìn)口截面、動靜耦合面以及出口截面的壓力脈動,利用快速傅里葉變換進(jìn)行分析,得到了不同特征截面的壓力脈動的頻率和幅值,并進(jìn)行外特性試驗(yàn)驗(yàn)證.結(jié)果表明:從輪轂到輪緣,壓力脈動最大幅值發(fā)生在葉輪出口輪緣側(cè),而壓力脈動最小幅值出現(xiàn)在葉片進(jìn)口輪轂側(cè),葉輪進(jìn)口和葉輪導(dǎo)葉間輪緣處監(jiān)測點(diǎn)的幅值約為輪轂處監(jiān)測點(diǎn)幅值的2倍;從葉輪進(jìn)口到導(dǎo)葉出口位置,壓力脈動呈現(xiàn)出逐漸增強(qiáng)的趨勢.壓力脈動最大值發(fā)生在導(dǎo)葉出口監(jiān)測點(diǎn),且存在一個低頻壓力脈動;在60%～85%設(shè)計(jì)流量工況范圍內(nèi),揚(yáng)程-流量特性曲線出現(xiàn)正斜率不穩(wěn)定特性,數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果存在一定差異.

通過建立基于rng湍流模型的三維數(shù)值模型,對某循環(huán)水泵房前池和流道進(jìn)行了數(shù)值模擬,重點(diǎn)對穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)的水力特性進(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明:正常運(yùn)行水位下,各工況的水泵喉部流速偏差均小于10%,能保證水泵安全穩(wěn)定地運(yùn)行。但在最低運(yùn)行水位下,吸水池內(nèi)渦量較大,為此提出了設(shè)置消渦胸墻的優(yōu)化方案。兩臺水泵同時事故停泵時,會造成循環(huán)水泵房的暫時性溢流,可將泵房內(nèi)人孔移至泵房外且運(yùn)行水位降低0.30m;兩臺水泵同時啟動時,前池水位降低最大,但最小淹沒深度仍能滿足水泵的安全運(yùn)行要求。

為了給南水北調(diào)東線工程睢寧二站、洪澤站提供可選用的模型,2011年3月在天津南水北調(diào)水力模型通用試驗(yàn)臺上,進(jìn)行了泵段模型同臺測試。選用其中的5號模型(tj2011-hl-05)用于睢寧二站,3號模型(tj2011-hl-03)用于洪澤站?，F(xiàn)介紹睢寧二站裝置模型的試驗(yàn)研究結(jié)果,包括5個葉片角度的效率、汽蝕余量、飛逸轉(zhuǎn)速、水輪機(jī)工況的性能及壓力脈動的試驗(yàn)結(jié)果,提供給類似泵站選模型參考。

為研究t型三通管水流的流動特性,該文進(jìn)行了試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬。試驗(yàn)中使用壓力傳感器監(jiān)測管道動水壓強(qiáng),數(shù)值模擬采用simplec的求解方法求解navier-stokes方程和κ-ε湍流方程。分析不同工況下水頭損失的產(chǎn)生機(jī)理,得到了不同分流比、入口流速、管徑比對水頭損失系數(shù)的影響:單管通水時水頭損失系數(shù)比雙管通水時的水頭損失系數(shù)約大1.01～1.94倍,當(dāng)入口雷諾數(shù)re相同時垂直支管的水頭損失系數(shù)比水平支管的水頭損失系數(shù)約大2.20～2.55倍,不同管徑比對垂直支管的水頭損失系數(shù)影響不明顯,水平支管的水頭損失系數(shù)隨管徑比的增大而減小。研究結(jié)果表明,數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,得出的結(jié)果對工程有指導(dǎo)意義。

對核電站現(xiàn)有循環(huán)水泵的密封氣囊結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,現(xiàn)有密封氣囊接口需通過專用工具采用密封膠進(jìn)行粘合,以達(dá)到氣囊密封要求。該工藝對現(xiàn)場操作人員的熟練程度提出較高要求,存在粘接難度大、易失效等風(fēng)險(xiǎn)。通過對原有密封氣囊接頭進(jìn)行重新設(shè)計(jì):(1)將原來的開口式結(jié)構(gòu)變?yōu)閮蓚?cè)封閉式結(jié)構(gòu),保證了氣囊內(nèi)部氣壓的維持和穩(wěn)定;(2)接口對接形式由原來的直接對接變更為插入式,通過調(diào)整氣囊接口處的插入深度達(dá)到現(xiàn)場安裝要求。新型氣囊更換方便、性能可靠,為設(shè)備安全運(yùn)行提供了有力保障。

軸流泵、混流泵 軸流泵 型號 流量 （米 3 /時） 揚(yáng)程 （米） 配套功率 （kw） 備注 100zb-380-1002.27-3.31y2-1.5 150zb-4142-1942.8-5.1y2-3 200zb-3a310-4681.6-3.85y4-5.5 200zb-3b310-4681.6-3.85y4-5.5 250zb-4a425-5972.46-4.43y4-7.5 250zb-4b425-5972.46-4.43y4-7.5 250zb-4c425-5012.46-4.43y4-7.5 250zb-4.5400-6002.5-5.48y4-11 300zb-4a6454y4-11 300zb-4b6494y4-11 300zb-4c5014y4-11 350zlb-7054

對應(yīng)用噴水推進(jìn)混流泵可控速度矩設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)的重負(fù)荷混流泵進(jìn)行了試驗(yàn)研究,目的是探索并完善可控速度矩設(shè)計(jì)方法。試驗(yàn)結(jié)果表明,運(yùn)用可控速度矩法設(shè)計(jì)的混流泵具有較高的效率及優(yōu)良的汽蝕性能,不足之處在于工況點(diǎn)把握不準(zhǔn),這是下一步完善的主要方向。

核電站離心密封給水泵

混流泵

研究與應(yīng)用楊溪)fc三級木電站盞流壩挑流消能試驗(yàn)研究 圖5變挑角連續(xù)式斜向高低鼻坎尺寸固 議方案的鼻坎挑水舌高度和射距加大，下游水面處 的水舌人水縱向長度比原設(shè)計(jì)方案明顯增加(見表 】)，明顯減少了挑射水舌進(jìn)入下游河床水面的單位 面積能量(流速)，減輕了下游河床的沖刷。 圖7建議方案挑射水舌分布圖 溢流壩小流量泄流的試驗(yàn)表明，鼻坎收縮段內(nèi) 水流無明顯的漩滾、鼻坎出口斷面產(chǎn)生貼流的流量 較小，對坎基不會產(chǎn)生明顯的沖刷，其原因分析為： (1)三孔溢流壩鼻坎出口斷面中間15m寬的鼻坎 挑角仍為25。，在小流量泄流時，溢流壩挑坎的起挑 流量比常規(guī)坎的起挑流量元朗顯的增大；(2)小流 量泄流時，由溢流壩堰頂閘門控制泄流，以保持上游 笤匕 —衛(wèi)—— 原設(shè)計(jì)方案比較方稟建議方素 圖6各方案鼻坎出口斷面水深分布圖 表2下游沖刷

哪年第期廣東水利水電 楊溪水三級水電站溢流壩挑流消能試驗(yàn)研究 黃智敏羅洪飄萬鵬 廣東省水利水電科學(xué)研究所乳源縣水電局廣東省水利水電科學(xué)研究所 工程簡介 楊溪水三級水電站位于廣東省乳源縣境內(nèi)的楊 溪水下游 , 是楊溪水三個梯級水電站在建的第一個 電站 , 電站以發(fā)電為主 , 兼有灌溉 、 供水 、 防洪等綜合 利用的水利樞紐工程 。 樞紐的泄水建筑物為孔溢 流壩 , 采用開敞式溢流堰 , 堰頂高程 , 進(jìn)口寬 , 堰面為 · 曲線實(shí)用堰 , 溢流壩 下游反弧半徑二 , 鼻坎挑射角度 。、 出 口高程見圖 。 腸 圖楊溪水三級水電站溢流壩布置圖 溢流壩正常蓄水位為 , 年一遇設(shè)計(jì)洪 峰流量二耐 , 年一遇校核洪峰流量口 二襯 。 壩址處河床狹窄 , 兩岸山體雄厚 , 左 岸坡較平緩 , 左岸坡腳處有一條堅(jiān)硬已硅化的斷 層帶