600MW火力发电机组凝结泵水力模型开发

摘要

随着经济持续快速增长，中国已成为第二大能源消费国，但是由于我国没有完全改变粗放型经济增长方式，单位产品能耗远高于世界先进水平。通过科技进步来提高资源的利用率以达到建设节约型社会的目标是我国的基本国策。火力发电厂既是能源转换的源头，又是能源消耗大户。如何提高电厂凝结泵效率对于任何发电企业来说，都是一个十分重要的课题。
　　 600MW级火力发电机组是我国目前以及将来一段时间内火力发电的主要发展方向。随着电力系统对节能降耗的日渐重视及电力发展的需要，将有更多高参数、大容量的机组投入运行，取代原有的低参数、低效率、高污染的小机组。因此对大容量机组的节能改造有很大的经济性和必要性，所以提高凝结泵的效率成为本课题研究的主要目的。
　　 本文分析了影响泵效率的多种因素，提出了提高效率的措施，并对外部条件进行优化设计:变频技术的应用，水力部件的粗糙度及铸造方法，电机的选择与密封的选择等。
　　 作者对某电厂的600MW机组的凝结泵进行了测试，根据结果和凝结水泵的能耗状况，通过对不同类型泵的特性分析，合理选择了凝结水泵泵型，即轴向吸入节段式多级泵。通过反复计算，确定了泵的转速、级数以及比转数等。
　　 提高节段式多级泵的效率，不仅应设法降低泵叶轮和导叶内的损失，还应减少平衡装置的泄漏损失。本文采用平衡鼓和平衡盘的联合结构来平衡轴向力，即水润滑轴承兼作平衡鼓，此结构不仅减少了泄露量，而且拥有水润滑轴承的所有优点。
　　 依据凝结泵的实际情况，通过优化，设计出了六组高效水力模型。应用FLUENT对六组模型进行内部流场分析及性能预测，选出了两组水力模型。对选出的两组水力模型进行了实体实验，经过对比最后选出了一组优秀的水力模型。
　　 通过以上的设计及优化，设计出符合课题指标的高压多级泵，为提高凝结水泵效率、降低能耗提供了技术保障。

目录

声明

摘要

符号表

第一章 绪论

1．1 本课题研究目的和意义

1．1．1 目的

1．1．2 意义

1．2 国内外研究现状

1．3 课题简介

1．3．1 主要技术指标

1．3．2 主要研究内容及方案

第二章 基于提高效率的总体设计

2．1 离心泵效率的定义

2．2 影响效率的因素

2．2．1 离心泵运行工况点偏离设计工况造成效率低下

2．2．2 离心泵内的各种损失造成离心泵运行效率下降

2．2．3 管路效率低

2．2．4 选型不当导致的效率低

2．3 提高效率的措施

2．3．1 非设计工况下的优化设计

2．3．2 降低水力损失的措施

2．3．3 降低容积损失的措施

2．3．4 降低机械损失的措施

2．3．5 离心泵调速的节能措施

2．3．6 合理选型、安装

2．4 变频技术的应用

2．5 粗糙度的影响

2．5．1 熔模精密铸造简介

2．5．2 熔模铸造精度及光洁度

2．5．3 熔模铸造优点

2．6 电机的选择

2．7 密封的选择

第三章 多级泵结构的优化设计

3．1 多级泵结构的选择

3．1．1 蜗壳式多级泵

3．1．2 节段式多级泵

3．2 多级泵的三种典型形式

3．3 本课题设计方案

3．3．1 结构的选择

3．3．2 设计参数的确定

3．4 多级泵中的一些间隙的确定

3．4．1 口环间隙

3．4．2 轴套间隙

3．4．3 平衡盘间隙

3．5 叶轮和导叶的轴向相对位置

3．6 水润滑轴承在多级泵中的应用

3．7 轴向力平衡

3．7．1 影响平衡机构泄漏量的因素

3．7．2 本文的平衡结构

3．7．3 平衡结构的优化设计

第四章 凝结泵水力部件的优化设计

4．1 叶轮的优化设计

4．1．1 叶轮几何参数对效率的影响

4．1．2 叶轮模型的优化设计方法

4．1．3 本文的设计方法

4．1．4 本文的损失极值法

4．1．5 相似换算法

4．1．6 PCAD2006的应用

4．1．7 优秀水力模型

4．1．8 水力模型参数

4．2 导叶的优化设计

4．2．1 导叶的主要功能

4．2．2 导叶的分类

4．2．3 本文的导叶结构

4．2．4 正导叶主要尺寸的确定

4．2．5 反导叶主要尺寸的确定

4．3 叶轮与导叶的匹配

4．4 导叶的基本参数及与叶轮的组合

第五章 凝结泵内部流动数值模拟

5．1 FLUENT简介

5．2 离心泵CFD分析的湍流模型

5．2．1 湍流模型简介

5．2．2 湍流的基本方程

5．3 三维湍流数值模拟方法的分类及模型

5．3．1 雷诺平均与大涡模拟的对比

5．3．2 主要湍流模型

5．4 首级叶轮与导叶的内部流场数值模拟

5．4．1 计算区域定义

5．4．2 叶轮与导叶的三维造型

5．4．3 划分模型网格

5．4．4 内部流场模拟

5．5 额定工况下的内部流动分析

5．5．1 静压分布

5．5．2 速度分布

第六章 凝结泵性能预测与模型试验

6．1 性能预测方法

6．2 性能预测的发展趋势

6．3 本文采用的性能预测方法

6．4 模型的性能预测

6．4．1 各性能参数的计算公式

6．4．2 首级模型性能预测

6．5 模型试验

6．6 预测性能与试验性能曲线对比

6．7 其它参数确定

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文及工作内容