基于性能預測的低比轉速主油泵改型及優(yōu)化設計.pdf

1、低比轉速離心泵廣泛用于發(fā)電廠、石油、化工、城市供水、農業(yè)排灌等行業(yè)。這類低比轉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構尺寸的巨型化，對汽輪機組的油系統(tǒng)的適應性和可靠性要求越來越高，也相應地對主油泵的設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。為達到工作參數要求，一般必須采用超低比轉速(常低于40)的單級雙吸離心泵，其工作參數要求和高性能參數要求往往產生矛盾，如何合理解決和協調是這類泵流體動力設計中的關鍵問題。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、基于性能預測的優(yōu)化設計方法來解決這類低比轉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在也極需要進行改造和改型設計。為了解決改型設計問題并降低改造成本，采用基于性能預測的改型設計方法是有效的途徑之一。 本文根據工程實際需要，以提高效率和運行穩(wěn)定性為優(yōu)化目標，研究適合低比轉速雙吸離心泵的優(yōu)化設計方法。結合國內某300MW汽輪發(fā)電機組油系統(tǒng)的主油泵改

4、型設計要求來探索基于性能預測的低比轉速雙吸離心泵流體動力優(yōu)化設計方法。首先對300MW機組的主油泵進行全流道三維流場數值模擬和性能預測驗證，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值模擬分析，研究分析其流道設計思想，并以該主油泵的葉輪流道形狀作為參考，根據300MW機組的主油泵的工作參數要求制定初步的改型設計的方案。然后，通過“數值模擬試驗--修改設計流道幾何參數和形狀”的多次循環(huán)，直至獲得滿足工作參數和性

5、能的流道，而最終實現對其流道改型和優(yōu)化設計。將基于全流道數值模擬及性能預測方法應用于雙吸主油泵過流部件的改型及優(yōu)化設計中，通過數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。本文的課題同國內大型汽輪機制造廠合作，將基于全流道數值模擬及性能預測方法應用于雙吸主油泵過流部件的流體動力優(yōu)化設計，在設計過程中考慮整個運行范圍內如何提高