CNP1000轴封式核主泵技术

CNP1000轴封式核主泵作为泵类行业的高端设备是核电站一回路系统中唯一没有实现国产化的设备,其自主设计、制造及试验是我国推进核电自主化的重点和难点.对核电泵的国内技术现状以及1 000 MW轴封式核主泵结构特点进行了介绍,分别从承压边界、水力部件、转子轴系、隔热组件、轴密封、停车密封、水导轴承、推力轴承、一体化供油泵、油密封、辅助系统及其关键设备进行了设计原理和实施要求的详细说明.通过对不同类型主泵的出口限制情况和应用前景比较分析,说明了轴封主泵对外出口的优势,提出轴封主泵将在很长一段时间占据核电市场的主导地位.目前国内企业已完成了多项关键技术,如主轴密封、水力部件、全流量试验等的自主化,但是核主泵的理论基础并没有完整建立,有待进一步研究.因此,核主泵的国产化研制任务仍需较长的时间去攻克.     

密封泵中无轴承永磁同步电动机的试验研究

为解决密封泵系统中泵体的密封性问题,提出采用无轴承电动机替代传统电动机构成新型无轴承密封泵方案,研制无轴承电动机成为其关键.阐述了无轴承密封泵中永磁型无轴承电动机转子悬浮原理,并给出电磁转矩和径向悬浮力数学模型.根据无轴承永磁同步电动机控制系统功能框图,构建无轴承永磁同步电动机数字控制系统,为了使控制系统软件与硬件之间互相配合,设计并使用人机交互界面对无轴承永磁同步电动机控制系统中转速、PID控制器等参数进行实时在线调试和控制.样机试验结果表明：使用人机交互界面进行试验调试,能够快速地达到预期目标,转子转速为1 200 r/min,转子轴心在平衡位置中心（0,0）附近振动,径向偏心位移振动幅值控制在50μm范围之内,满足对无轴承永磁同步电动机数字控制系统进行实时在线调试和控制的要求,对无轴承密封泵的研制与应用具有重要的理论意义和实用价值.     

密封泵中无轴承永磁同步电动机的试验研究

为解决密封泵系统中泵体的密封性问题,提出采用无轴承电动机替代传统电动机构成新型无轴承密封泵方案,研制无轴承电动机成为其关键.阐述了无轴承密封泵中永磁型无轴承电动机转子悬浮原理,并给出电磁转矩和径向悬浮力数学模型.根据无轴承永磁同步电动机控制系统功能框图,构建无轴承永磁同步电动机数字控制系统,为了使控制系统软件与硬件之间互相配合,设计并使用人机交互界面对无轴承永磁同步电动机控制系统中转速、PID控制器等参数进行实时在线调试和控制.样机试验结果表明:使用人机交互界面进行试验调试,能够快速地达到预期目标,转子转速为1 200 r／min,转子轴心在平衡位置中心(0,0)附近振动,径向偏心位移振动幅值控制在50 μm范围之内,满足对无轴承永磁同步电动机数字控制系统进行实时在线调试和控制的要求,对无轴承密封泵的研制与应用具有重要的理论意义和实用价值.     

离心泵结构对大中型电动机窜轴的影响

针对具有滑动轴承结构型式的大中型电动机出现窜轴以致轴承温升过程高而不能正常运行的问题，通过现场试验研究和理论分析，认为是由于单涡室 泵在偏离设计工况下运行形成径向力，造成泵轴弯曲变形，以及使用的尼龙柱销联轴器无法补偿偏心等因素所致，建议大型离心泵采用双涡室结构和选用弹性圈柱销联轴器，可避免电动机转子的轴向窜动。     

不同密封结构对离心泵叶轮轴向窜动的敏感性分析

为了揭示轴向窜动量和离心泵叶轮轴向力及其口环结构的定量关系,针对单口环和双口环2类密封结构,研究了轴向窜动量对泵水力性能和轴向力的影响规律及其机理.结果表明:相比单口环密封结构,双口环密封结构对高压液体泄漏的抑制作用显著,其容积效率较高.额定工况下,双口环密封结构泵扬程和效率均提高0.60％,且试验和数值误差均小于4％...     

大型泵组电动机轴承应用技术研究

通过对泵组电动机轴承形式及特点的技术分析对比和技术方案研究，认为大型泵组电动机推力轴承宜采用弹性盘和平衡块支承形式的推力轴承，结合东深供水改造工程实例，根据泵组负荷、结构布置、反向运转要求等特点进一步对弹性盘和平衡块支承形式的推力轴承的应用技术进行分析研究，经过泵组真机试验及运行实践，实现了整体安装、开机不顶转子、停机不制动刹车、轴承检修不解体电机，实践结果证明了轴承选型正确，大型泵组电动机推力轴承技术得以成功地应用。     

核主泵密封间隙对轴向力影响的敏感度分析

为了揭示密封间隙几何参数对核主泵轴向力的影响规律,基于DDES湍流模型,对不同几何参数组合的核主泵密封间隙进行了数值分析,研究了后密封间隙和长度对核主泵轴向力的影响,获得了额定工况下若干几何参数对核主泵轴向力的定量关系.结果表明:叶轮后盖板外侧轴向力分量F4对后密封间隙和后密封间隙长度敏感度较为显著,而后盖板外侧轴向力分量F4跟流入后泵腔流体的上限压力值密切相关.随着后密封间隙值的增大,流体流经间隙的水力损失逐步减小,流出间隙液流在后泵腔中的压力上限值逐步增大,因此其作用于后盖板压力增大,使总的轴向力在不断增大,即密封间隙对轴向力的敏感度降低,密封间隙在0.3～0.6 mm时,密封间隙对轴向力影响较为显著.而随着密封间隙长度增加,流体经间隙的水力损失增加,流出间隙流体在后泵腔中的压力上限值减小,因此其作用于后盖板的压力减小,总轴向力减小,即密封间隙对轴向力影响的敏感度增强.     

蜗壳结构对高温熔盐泵转子运行稳定性的影响

为了研究蜗壳结构对熔盐泵输送高温介质时转子运行稳定性的影响,设计了相同运行工况条件下的单蜗壳、双蜗壳双出液管结构的2种熔盐泵.利用ANSYS 软件对2种蜗壳结构熔盐泵的内部流场进行了非定常数值模拟,并分析了转子部件上的温度分布;将流场和温度场的计算结果同时加载到转子部件上,进行叶轮和轴上的流热固耦合分析,探讨了2种结构熔盐泵转子部件的应力、变形量和模态.结果表明:双蜗壳结构可以减小叶片表面的压力载荷,提高叶轮表面压力分布的对称性;单蜗壳熔盐泵叶轮和轴的最大变形量较大;而且单蜗壳熔盐泵转子部件在不同旋转角度下最大变形量变化较大,相比于单蜗壳熔盐泵转子的等效应力,双蜗壳熔盐泵叶轮的最大等效应力较大,但双蜗壳熔盐泵泵轴的最大等效应力较小;2种蜗壳结构流场条件下,转子部件运行时均满足结构强度要求.     

核主泵紧急注入水供应系统结构的改进及试验

为了满足核主泵停机后的紧急注水需求,设计了1种核主泵用非能动紧急注入水供应装置,并对核主泵紧急注入水供应系统结构进行了改进.为验证该结构的可靠性,采用全流量试验台进行轴封注入水关闭试验,分别测试了在轴封注入水断失的情况下,有/无紧急注入水供应+主泵停机(工况A/B),和有紧急注入水水仙花 应+主泵不停机时(工况C)3种不同工况时轴封组件的温度.试验结果表明,安装射流泵后,轴封注入水断失时在主泵不停机情况下,应急注入水及时开启,使得轴封组件温度维持在70 ℃左右而未上升,有效地降低了密封组件温度.文中设计的射流泵装置提高了紧急注入水供应的可靠性,满足设计要求.     

SDZ310型超高压多级离心泵的结构特性

针对目前多级离心泵转子轴向力难以平衡以及级间密封长期运行易损坏的问题,通过对SDZ310型超高压多级除磷泵的结构特性进行研究,设计了一种节段式自平衡双壳体多级离心泵.该泵的转子部件上叶轮对称布置,自动平衡转子部件上的轴向力,使其具有较长的寿命和可靠的运行性能.特别解决了除磷泵在除磷工况下运行时,由于频繁变化的工况导致的转子部件的轴向力频繁变化,进而使其难以平衡的难题.通过一种带节流阀式的集中式供油及回油系统,使得该泵能够满足长时间运行时的润滑和冷却的需求.采用由镀铬精密研磨而成的螺旋反抽密封,能够保证该泵在运转过程中级间无泄漏,保证泵的容积效率,进而提高了整机效率.     

电风扇运转有噪声的检查与排除

电风扇运转时产生的噪声可分为机械噪声和电磁噪声。 1.轴承径向间隙过大,轴承内径磨损和轴承内缺油等使轴承产生径向跳动,使摩擦声增大而发出噪声。排除方法是:更换新轴承并加适量润滑油。 2.转子轴向间隙过大或转子铁芯与定子两端平面未对齐,使电扇转子轴向窜动而发出噪声。排除方法:拆开电机,取出转子,用垫圈调整轴向间隙(轴向间隙一般控制在0.3毫米～O.5毫米),使转子铁芯与定子两端对齐,然后重新装好。 3.风叶变形破坏了风扇的动平衡而引起振动,产生风鸣声和网罩振动声。解决的方法:观察和测量     

中小型高温高压核主泵试验台设计

为了确保核主泵出厂前的安全性和功能性,验证核主泵各项性能,通过高温高压核主泵试验台的设计研究,介绍了试验台的组成、功能、安全设计等.开展了基于模型试验台结构的固有振动特性分析.研究发现,试验泵转动频率50 Hz附近的固有频率均位于离试验泵支撑较远的位置,对试验泵的运行不会产生影响;通过分析流致振动对试验台及核主泵的影响获得加固措施.试验台的设计考虑了回路升温时的热应力和位移,一方面保证核主泵在试验台上稳定运行,另一方面确保了回路系统冷、热交变和瞬态运行工况下试验台的安全.经测量,建造完成后的试验台回路在热应力的驱使下,均朝预期方向发生了相应位移,位移量与理论计算基本一致.介绍了试验台脆性断裂失效、韧性断裂失效、接头泄漏失效、弹性或塑性失稳、均匀腐蚀失效等几种主要失效模式及相应预防措施.通过该试验台完成了小型反应堆核主泵相关的验证性试验.采用的设计技术和实施内容可以指导高温试验台的设计和建造,在工程和学术方面具有一定的参考价值.     

内装式矿用隔爆多级潜水泵设计

介绍了一种内装式结构的矿用潜水泵的设计方法,分析了底座进水孔、泵盖高度、涡室流道及泵出水口位置对泵水力性能的影响,并优化了这些过流部件的设计;叶轮设置浮动密封环,减少了密封环的泄漏量,可提高泵的容积效率;主轴底端设置导轴承,可减少转子的径向跳动;油室内特殊设计了一种双端面机械密封,保证双端面机械密封摩擦副端面比压始终大于弹簧比压.BQW80-180-90型3级叶轮矿用潜水泵的试验结果表明：设置浮动密封环与导轴承后,泵的流量及扬程参数稳定,整机效率比MT/T 671-2005规定值高8%,与普通橡胶波纹管的双端面机械密封相比,新的密封更加可靠.研究表明：新设计的矿用潜水泵效率指标理想,泵故障率大大降低,可靠性良好.     

屏蔽电动机主泵间隙流动动力特性

通过试验研究与数值研究相结合的方法系统研究了屏蔽电动机主泵转定子之间的间隙流动所产生的流体力及其对屏蔽电动机主泵转子动力学特性的影响.为了测量间隙流动所带来的流体力,建立了立式间隙流动试验台.通过三维动网格瞬态CFD方法和试验测量,获得了在不同转速和流量下间隙流动所带来的流体力.由数值计算结果与试验结果对比发现,计算结果与试验结果吻合良好,表明采用的三维动网格瞬态CFD方法能准确计算涡动情况下转子所受的流体力.将试验和CFD结果进行分析发现,在屏蔽电动机主泵的运行工况下,间隙流动为转子系统带来了较大的附加质量和负的主刚度,这一效应会导致转子系统临界转速下降.此外,间隙流动还为系统带来了较为显著的交叉刚度,但转子系统稳定性并未因此而恶化.     

轴向间隙莫忽视

人们在使用与维修发动机的过程中，往往注意轴与孔的径向间隙，而忽视轴向间隙。现就S１９５型与S１１００型柴油机的轴向间隙及其对发动机的影响因素作一简介。１．曲轴曲轴的轴向间隙应在０．１５mm～０．２０mm范围内。若过小，曲轴转动不灵活，摩擦阻力增大，会使其功率下降，受热膨胀后甚至会出现卡死现象。若间隙过大，曲轴在工作时会来回窜动，润滑油不易保持，引起活塞、气缸套偏磨，以及曲轴油封漏油，严重时造成连杆弯曲变形。轴向间隙的大小要通过增减主轴承盖的纸质垫片进行调整。２．凸轮轴凸轮轴由安装在齿轮室盖上的泵油扳…     

复杂工况下深海采矿混输泵有限元分析

采用流固耦合及有限元方法对布放和混输等复杂工况下3级深海采矿混输泵进行强度计算,分析了泵内流场分布、转子部件应力应变及临界转速,并进行了500 m级深海采矿混输系统海上试验.结果表明:设计流量下,混输泵的计算扬程为124.30 m,相对误差为0.27%;布放工况时,混输泵最大变形仅为0.365 mm,最大应力为73.971 MPa;混输工况时,泵最大变形为0.315 mm,最大应力为58.86 MPa;转子部件前3阶模态仅沿泵轴方向变形,并未发生扭曲,而后3阶模态呈“S”形扭曲变形;转子部件1阶固有频率对应临界转速为2 476 r/min;海试布放过程中混输泵安全可靠,混输工况下泵稳定运行时长超过57 h,实现了2次24 h连续无故障运行,且矿石颗粒体积浓度达到11.7%.     

内燃机曲轴止推结构浅析

内燃机曲轴是把活塞的往复运动通过连杆变成旋转运动，并输出内燃机所产生的功率的一个重要部件。内燃机曲轴除由主轴承提供径向支承外，还必须有轴向定位并保持一定的轴向间隙来维持正常运转。曲轴轴向间隙一般应保持在0．08～0.25mm范围之内[1]。一、曲轴轴向窜动的产生（1）曲轴端部正时齿轮为斜齿轮时，由于斜齿轮在动力传递过程中产生一个附加的轴向力而引起曲轴轴向位移。（2）在车用内燃机动力输出瑞安装有离合器，离合器在分离状态时会产生轴向推力，而导致曲轴轴向位移。（3）曲轴在工作过程中由于受热膨胀而产生轴向位移。二、曲…     

反渗透海水淡化用提升泵的设计

针对提升泵存在轴头力过大的问题,采用调整口环直径、前盖板加装辅助叶片、降低转速等方法进行轴向力平衡,对于2500 t/d反渗透海水淡化的提升泵,通过降低转速增加叶轮尺寸的方法来平衡轴向力使结构更趋合理.结合反渗透海水淡化的工艺流程,提出提升泵性能参数的确定方法.鉴于提升泵入口高压的运行环境,选择单级悬臂、双蜗壳、三推力轴承组合结构形式,采用较粗的轴径和较小的悬臂比,提高系统的稳定性.应用新型的上游泵送机械密封,通过100 h的运转试验,在较高的压力环境下运行,仍能保持良好的密封性能,且断面无接触,磨损量小,解决了高压环境下轴封反复失效的问题.     

大电机窜轴问题试验研究

具有滑动轴承结构的大型同（异）步电动机作为卧式双吸式离心泵拖动设备时,会发生转子轴向窜动的现象。通过对尼龙柱销联轴器、弹性圈柱销联轴器带负荷和空载运转时的轴向力、轴向位移的测试结果进行分析,发现产生轴向窜动的根本原因在于联轴器的结构形式,并指出使用设计结构合理的弹性圈柱销联轴器,可避免大电机转子的轴向窜动。     

基于双向流固耦合的核主泵叶轮力学特性

基于双向流固耦合方法对核主泵内流场和结构场进行联合求解,研究流固耦合作用下核主泵叶轮的力学特性,分析经流固耦合作用后叶轮总体、叶片进出口边及叶根在各流量下的应力及变形分布.研究结果表明流固耦合作用对主泵外特性有一定影响且耦合后结果更接近试验值;随着流量的增加,叶轮前盖板处应力分布均匀性有所降低,而叶轮的最大等效应力均发生在叶轮叶片出口边与叶轮前盖板交界处,在交变载荷的作用下容易产生疲劳破坏.叶轮的最大的变形发生在叶轮叶片出水边的中部,叶轮的最大变形量随着流量的增加而增大.叶根的进出口边处易出现应力集中现象,说明叶片进出口边对液流的压力载荷及动静干涉作用极为敏感,在叶轮水力及结构设计时应予以足够重视.研究结果为核主泵以后的性能分析、叶轮的结构设计、维护和检修提供了有益参考.