[发明专利]一种核主泵泵体的设计方法

说明书

本发明涉及一种核主泵泵体的设计方法，特别涉及一种核主泵泵体的设计方法。它通过控制泵体流道截面的过流面积、泵体出口段扩散角和泵体出口面积的方法来达到使泵体得到较高的水力性能及使泵体具有较强的安全保护作用。将泵体流道各截面的过流面积设计为相等，使泵体呈类似球形结构，可以提高核主泵泵体的安全保护作用。将泵体流道各截面的过流面积和泵体出口面积控制在一定范围内，并与导叶出口面积满足一定关系，可减小流动损失，提高泵体的水力性能，将泵体出口段的扩散角控制在一定范围内时，可以使出口流动更加稳定，泵体类似隔舌处回流、漩涡较少。

技术领域

本发明涉及一种核主泵的主要过流部件的设计方法，特别涉及一种核主泵泵体的设计方法。

背景技术

在核反应堆冷却剂系统中，核主泵是唯一的高速旋转设备，也是一回路压力边界设备。在核电站一回路中，核主泵用于驱动冷却剂在RCP（反应堆冷却系统）系统内循环流动，连续不断地把堆芯中产生的热量传递给蒸汽发生器，以确定反应堆的温度维持在一定范围内，防止因堆芯温度过高而引发的一系列核事故的发生，使核电站能稳定、正常的工作。核主泵的主要过流部件包括泵体、叶轮和导叶，叶轮主要起能量传递作用，将轴的机械能转化为冷却剂的动能和压力能，推动冷却剂在一回路系统中循环运动；导叶主要起收集从叶轮流出的冷却剂以及将冷却剂部分的速度能转化为压力能，减小能量损失；泵体的作用一方面是是安全保护作用，防止高温高压的冷却剂从泵内流出，另一方面的作用是收集从导叶出口流出的冷却剂，并将部分速度能转化为压力能。由此可见泵体对核主泵至关重要，设计出高水力性能的泵体对核主泵的效率的提高，发电成本的节省，以及核电站的安全有重大意义。

目前泵体主要是螺旋形结构，泵体的设计方法也大都是正对这种螺旋形结构的泵体而言的，而由于核主泵在高温高压的环境下工作，从而要求核主泵泵体具有足够的安全保护作用，即对核主泵泵体的耐高压和耐高温性能有要求较高，而用普通方法设计的螺旋形结构的泵体往往不能很好的满足核主泵耐高温和耐高压的需要，因此提出一种新的耐高温和耐高压泵体结构，即具有足够安全保护作用的泵体非常有必要；核主泵的功率很大，为了减小能量损失，节约发电成本，应该尽可能的提高核主泵的效应，因此设计出具有更高水力效率的核主泵泵体对提高核主泵的整体效率、节约能源有重要意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种核主泵泵体的设计方法。通过控制泵体各截面的过流面积、泵出口面积以及泵出口扩散角等参数来达到提高核主泵水力性能和增强核主泵泵体的安全保护作用。

实现上述目的所采用的技术方案是:

（1）为了提高核主泵的安全保护作用，将核主泵泵体流道的各截面的过流面积设计为相等，这样使核主泵的泵体呈类似球形，这种结构有利于核主泵的探伤及结构受力的对称性，从而提高核主泵泵体的安全保护能力。

（2）泵体流道截面过流面积

为了提高泵体的水力性能，采用将泵体内液体的流速控制在一定范围之内，使导叶内的液体从导叶出口到泵体再到泵出口的流动过程中能量损失最小。泵体流道是指流体在泵体内的流动区域，该区域是由叶轮、导叶和泵体内壁面所围成的一个流动空间，是泵体流道各截面的过流面积的控制方程为：

F₃ =（0.77～1.25）F₂，比转速n_s大于400时取小值0.77，比转速n_s小于400时取大值1.25； （1）