[实用新型]一种CPR1000MW离心式上充泵的叶轮结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种多级离心泵叶轮结构，特别涉及一种CPR1000MW离心式上充泵的叶轮结构。

背景技术

CPR1000MW离心式上充泵是一种卧式、双壳体、筒状多级离心泵，是一回路的化学和容积控制系统（RCV）的重要组成部分。上充泵具有流量小、扬程高、转速高等特点，对其性能要求很高，技术难度大。上充泵的主要功能：(1)在核电站正常运行、启动和停堆工况下，向反应堆冷却剂系统提供带有硼酸溶液的上充水，稳定回路系统压力并控制稳压器水位的波动；(2)向3台主泵提供一定流量的机械密封冷却水，保证主泵机械密封正常工作，阻止主泵内有辐射的一回路水外泄；(3)在事故工况下，向反应堆冷却剂系统提供含硼水，以维持压力；（4）当事故工况时，上充泵还作为高压安全注水泵使用，将反应堆换料水箱中的高浓度硼酸水注入一回路，以控制反应性，当出现换料水箱低水位时，安注自动转入再循环阶段。

由于上充泵在核岛一回路内功能复杂，要求的工作性能点多，流量范围跨度很大，加上泵的总压头很高，而工作流量很小，给上充泵水力设计上带来了很大的困难。首先由于上充泵额定流量不大，而压头很高，属于离心泵中的低比转数泵，水力部件的特点是叶轮、导叶的流道很狭窄，而直径反而很大，设计这样的叶轮、导叶的难度很大；其次，该泵在多个流量工况点进行工作，其跨度范围大大超出一般离心泵的范围，尤其是小流量要求不产生不稳定区（即无驼峰），对这样低比转数泵来说也是非常困难的，也是制约上充泵实现国产化的主要原因。通常多级离心泵各级叶轮均采用相同的水力模型，同向布置，不能满足五个工况点的水力性能要求，因此需要发明一种新的离心式上充泵叶轮，使其能满足上充泵的工况要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种CPR1000MW离心式上充泵的叶轮结构，它可以改善泵的汽蚀性能，满足五个工况点的特殊要求。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种CPR1000MW离心式上充泵的叶轮结构，由十二级叶轮构成，所述十二级叶轮的前六级叶轮与七至十二级叶轮背对背对称布置，前六级叶轮的进水口指向上充泵的电机驱动端。根据多级泵的串联迭加理论，在上充泵设计中采用三种叶轮水力模型组合的方式，分别为：首级叶轮、二至六级叶轮及七至十二级叶轮。如上所述的三种叶轮均由前盖板、后盖板、轮毂、若干叶片组成，叶片均匀布置在前后盖板之间。首级叶轮叶片数为3；二至六级叶轮叶片数为3～5，以5叶片叶轮为最优；七至十二级叶轮叶片数为3～5，以5叶片叶轮性能最优。三种模型的叶轮进口直径为首级最大，二至六级次之，七至十二级最小，它们存在比例关系为1：0.85～0.95：0.82～0.93；三种模型的叶轮出口直径之比为1：0.98～1.02：0.99～1.01；出口宽度之比为1：0.96～1.02：0.96～1.02；轮毂直径之比为1：0.99～1.01：0.99～1.01；三种模型的叶片出口角β₂为25°～45°，取30°时为最优；叶片包角为120°～155°，取140°时为最优。

本实用新型的首级叶轮按两个工况点设计，并考虑汽蚀性能，叶轮吸入口最大；二至六级叶轮按3个工况点设计，兼顾效率，叶轮吸入口适中；七至十二级叶轮按5个工况点设计，调节扬程，叶轮吸入口最小。通过三种方案优化组合，最终达到要求的5个工况点性能要求。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的叶轮结构图；

图2为首级叶轮的结构示意图；

图3为二至六级叶轮的结构示意图；

图4为七至十二级叶轮的结构示意图；

图1-4中：1.首级叶轮，2.二至六级叶轮，3.七至十二级叶轮，11、21、31.后盖板，12、22、32.轮毂，13、23、33.前盖板，b₁₂、b₂₂、b₃₂.叶轮出口宽度，d_h1、d_h2、d_h3.轮毂直径，D_j1、D_j2、D_j3.叶轮进口直径，D₁₂、D₂₂、D₃₂.叶轮出口直径。

具体实施方式

图1是本实用新型一个实施例的叶轮结构示意图，CPR1000MW离心式上充泵的叶轮结构由三种模型组成，分别为首级叶轮（1）、二至六级叶轮（2）、七至十二级叶轮（3），十二级叶轮的前六级叶轮与七至十二级叶轮背对背对称布置，前六级叶轮的进水口指向上充泵的电机驱动端。