[发明专利]AP1000核主泵径向导叶水力设计

说明书

技术领域

本发明涉及AP1000核主泵径向导叶水力设计，特别是适用于球形压水室的径向正导叶的水力设计。 

背景技术

核反应堆冷却剂主循环泵简称核主泵，是确保核电站安全和可靠运行的最关键动力设备，属于核I级泵，是核岛内唯一旋转设备，也是一回路的压力边界之一。核主泵长期稳定安全地运行对冷却堆芯、以及防止核电站事故的发生尤为重要，因此核主泵常被喻为核电站的心脏。混流泵压水室常见的是蜗壳和空间导叶两种型式，由于等截面球形蜗壳具有最好的承压能力，所以核主泵采用球形压水室，为满足紧凑型要求，有必要将核主泵的导叶设计成径向正导叶。径向导叶的正导叶是由螺旋线部分以及螺旋线后面的扩散管部分组成。其用途分别为:内螺旋线部分，用来保证液体在导叶中的自由流动，起收集液体的作用;而扩散部分用来把大部分动能转换为压力能，起转换动能为压力能的作用。 

发明内容

为了使核主泵内部流场更加顺畅，本发明提供了一种AP1000核主泵径向导叶水力设计。用本发明设计的导叶可以满足核主泵内的液体收集和能量转换要求，特别适用于球形压水室导叶的设计。 

本发明的技术方案是: 

导叶内液体的轴对称流动，是叶轮内稳定的相对运动的前提。为此，要求在导叶中的螺旋线部分的液体，不受任何外力的作用而按其本身惯性作自由运动。这样，就必须把导叶叶片做成该液流的流线形状。把液体动能转换为压力能势必要由扩散部分来完成，这样，扩散部分就决定了导叶水力性能的完善程度。径向正导叶的作用是将叶轮中流出的液体收集起来，并送往类球形泵壳。将液体送往泵壳前，要消除液流的旋转运动，把液流的这部分旋转动能尽量转化成压力能。将液体送往泵壳前，要降低液流的流速，以减小泵壳中的水力损失。液流自叶轮中流出时，速度是很大的，所以导叶中的水力损失很大，它大约占整个水泵中水 力损失的一半左右，所以导叶的设计应特别注意，要求尽量减小导叶本身的水力损失。在设计工况下，液流自叶轮流人导叶时，要求不产生撞击损失。将导叶进口边设计成与叶轮出口边平行，并留有较大间隙，以保证流速均匀及良好的绕流。 

核主泵设计条件和主要参数如下:设计(额定)流量Q=18870m'/h，扬程H=113m，转速n=1780r/min，介质为清水，温度20℃。 

设计要求是根据现有的核主泵叶轮、混流泵设计条件和主要参数，以及必须是径向正导叶加上类球形泵壳的结构，设计出径向正导叶。 

1.基圆直径D₃

D₃=D₂+（3～15）mm    （1） 

D₂为叶轮外径。叶轮导叶间隙和比转速大小有关，建议取3～15mm,增大间隙会降低泵的效率，但运行较稳定。 

2.导叶进口宽度b₃

b3=b2+(3-10)mm      （2） 

式中b2是叶轮出口宽度。 

3.螺旋线的角度和线型 

(1)导叶进口安放角α₃

导叶进口轴面速度v_m3和排挤系数ψ₃为 

vm3=Q2πR3b3ψ3---(3)]]>