[发明专利]用于大型压水堆电站核主泵的水力模型及水力通道

说明书

本发明提供一种用于大型压水堆电站核主泵的水力模型及水力通道。用于大型压水堆电站核主泵的水力模型包括叶轮和导叶，所述叶轮为闭式混流叶轮，由五个动叶片均布在前后盖板间形成，叶轮整体数控加工；所述导叶由十三个静叶片均布在前后盖板间形成，导叶叶片为空间式与径向式相结合的弯扭型，导叶整体数控加工。水力通道置于由环形压水室和热屏构成的腔室内，所述水力通道包括上述水力模型、与叶轮、导叶相配的内外壁均为圆筒形的吸入导管。本发明的叶轮导叶及水力通道能满足大型压水堆电站核主泵水力部件的高性能设计。

技术领域

本发明涉及叶片泵技术，尤其涉及一种用于大型压水堆电站核主泵的水力模型及水力通道。

背景技术

核主泵是核电站反应唯一回路主要承压边界，也是唯一的旋转设备，有核电站“心脏”之称。其中，核主泵过流部件是与高温高压冷却剂相互作用最显著的部件，是维持冷却剂不间断循环的动力来源；其性能不仅对核主泵整体性能有决定性的影响，而且对核主泵其他部件的设计也起着至关重要的作用；核主泵长周期的安全运行、高稳定性以及长寿命都与过流部件的性能息息相关。

我国目前正在大力发展三代大型压水堆核电站，其核主泵分为轴封式和无轴封式两种，两种主泵的水力部件构成基本相同，主要有叶轮、导叶和环形压水室组成。其中叶轮和导叶的设计决定着水力部件的性能，直接影响水力性能，转子轴向力和冷却剂压力脉动。无轴封式主泵中的大功率屏蔽电机核主泵，是三代先进压水堆核电站中目前我国唯一不能国产化的主要设备。其水力部件效率直接影响电机整体设计，叶轮上的轴向力影响水润滑推力轴承的设计，需要在无平衡措施下减小水力轴向力以满足电机内水润滑推力轴承的承载能力，尽可能降低水力部件引起的压力脉动，以满足期望的长周期安全使役；同时水力部件设计要满足不同加工要求。

因此，亟待一种用于大型压水堆电站核主泵的高性能叶轮和导叶。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述三代大型压水堆核电站主泵水力部件设计问题，提出一种用于大型压水堆电站核主泵的水力模型(叶轮和导叶)，该水力模型的叶轮和导叶及形成的水力通道能满足大型压水堆核电站主泵水力部件的高性能要求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于大型压水堆电站核主泵的水力模型，包括叶轮和导叶，所述叶轮为闭式混流叶轮，由五个动叶片均布在前后盖板间形成，叶轮整体数控加工；所述导叶由十三个静叶片均布在前后盖板间形成，导叶叶片为空间式与径向式相结合的弯扭型，导叶整体数控加工。

进一步地，所述叶轮的五个动叶片与导叶的十三个静叶片相匹配。

进一步地，所述叶轮叶片在宽度方向上变包角、变出口安放角、正出口倾角积叠，出水边三维空间上呈直线。叶片三维形状能够满足铸造和整体数控加工要求。

进一步地，所述叶轮轴面流道上前后盖板处出水边直径比和叶片宽度具有更高比速混流泵特征，前后盖板处出水边直径比按照提高比转速取值，叶片出口宽度按照提高比转速取值；前后盖板型线曲率分布一致。

进一步地，所述导叶叶片出水边三维空间上呈直线，叶片在宽度方向上变包角、变出口安放角、负出口倾角积叠。叶片平面投影呈X型，叶片出水边三维空间上呈直线，静叶片的三维形状能够满足铸造和整体数控加工要求。

进一步地，所述导叶轴面流道上出水边与轴线平行，出口宽度大于进口宽度，前后盖板型线曲率分布一致；导叶为空间式与径向式相结合的弯扭型，导叶出口呈半喇叭型。

进一步地，前盖板叶型出口安放角β3＜中间流线叶型出口安放角β2＜后盖板叶型出口安放角β1；前盖板叶型包角θ3＜中间流线叶型包角θ2＜后盖板叶型包角θ1；各叶型线采用正出口倾角积叠形成叶片。