【《某650MW電廠的凝結(jié)水泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》13000字（論文）】

某650MW電廠的凝結(jié)水泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1緒論 21.1凝結(jié)水泵特點(diǎn) 2 31.3凝結(jié)水泵運(yùn)行工況 3 4 52水力設(shè)計(jì) 82.1泵主要涉及參數(shù)和結(jié)構(gòu)方案的確定 82.2葉輪水力設(shè)計(jì) 2.3葉片繪形 2.4徑向式導(dǎo)葉設(shè)計(jì) 253.1泵軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 253.2葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 253.3密封環(huán) 263.4泵的軸封 3.5標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 283.6凝結(jié)水泵的圖紙標(biāo)注 283.7選擇配合種類 3.8幾何公差 293.9粗糙度 29 293.11凝結(jié)水泵電機(jī)的選用 4強(qiáng)度計(jì)算與校核 4.1軸向力的計(jì)算與平衡 4.2軸的強(qiáng)度校核 4.3鍵的強(qiáng)度計(jì)算 364.4葉輪強(qiáng)度校核 38 摘要：凝結(jié)水泵是電廠將從凝汽器中收集的凝結(jié)水輸送到回?zé)嵯到y(tǒng)的機(jī)械裝置，其設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到電廠的內(nèi)耗及效益。絕大多數(shù)的凝結(jié)水泵都采用立式結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)和安裝以及對(duì)零部件的要求都要比臥式結(jié)構(gòu)要復(fù)雜。本設(shè)計(jì)根據(jù)火電廠的具體要求，設(shè)計(jì)了一臺(tái)立式凝結(jié)水泵，水泵整體有三級(jí)，主要由轉(zhuǎn)子部件、葉輪、導(dǎo)葉、中間段、進(jìn)水段、出水段等組成；通過連接座及基座實(shí)現(xiàn)與電機(jī)的1緒論泵的入口處接一排氣管連接到凝汽器的汽側(cè)部分(也稱為平衡管),以至于能使凝結(jié)水泵運(yùn)行正常。1.2凝結(jié)水泵的工作原理啟動(dòng)凝結(jié)水泵后，泵軸通過在旋轉(zhuǎn)葉片之間推動(dòng)預(yù)填充的流體來高速驅(qū)動(dòng)葉輪。受慣性力和離心力的影響，流體流過葉輪中心處，然后徑向移動(dòng)到葉輪外邊緣，流體經(jīng)過葉輪的這一過程時(shí)，流體會(huì)吸收能量，使流體的靜壓能量增加，流體的流速增加，當(dāng)流體進(jìn)入泵殼即離開葉輪時(shí)，由于殼內(nèi)的流量會(huì)一直增大，因此流體會(huì)減速，使它的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓力能，最后以柔緩的方向自由行進(jìn)。因此，對(duì)于蝸形泵的殼體來說，它既是一種收集從葉輪流出流體的部件，也是一種動(dòng)力傳遞裝置。當(dāng)流體離開葉輪中心逐漸流動(dòng)到葉輪外邊緣時(shí)，在葉輪中心處一般會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低壓區(qū)域，且在這個(gè)狀態(tài)下流體會(huì)受到葉輪中心處液位之間的總勢(shì)能差作用，從而被吸收到葉輪的中心處。由于葉輪的連續(xù)運(yùn)行，流體會(huì)不斷吸收并排出。離心泵中的流體產(chǎn)生的機(jī)械能最終顯示為減壓能量的增加。如果凝結(jié)水泵不使用變頻操作，則必須通過控制門降低除氧器中的水位，雖然除氧器上水調(diào)門在設(shè)計(jì)上采用兩個(gè)并列且大小不同的調(diào)整門控制上水流量，且采用輔助調(diào)門全開的方式來消除節(jié)流，但是主調(diào)門的節(jié)流損失依舊很大，這導(dǎo)致運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性極差。目前，大多數(shù)機(jī)組運(yùn)行在50%-75%負(fù)荷范圍內(nèi)，因此節(jié)流功耗損失的能耗更高，不僅如此，由于節(jié)流功耗產(chǎn)生的磨損、振動(dòng)也使凝結(jié)水系統(tǒng)即相應(yīng)設(shè)備長(zhǎng)期位于惡劣的運(yùn)行工況下，會(huì)使組件得壽命逐漸降低，且設(shè)備缺陷問題經(jīng)常頻發(fā)。所以，凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行除能夠大幅度減少能耗，降低廠用電率外，還能夠使機(jī)組得安全性得到提升，達(dá)到降低投資和生產(chǎn)環(huán)節(jié)成本。要正確選擇符合現(xiàn)有要求的凝結(jié)水泵。每個(gè)泵都有一組與流量相對(duì)應(yīng)的性能曲線，可以獲得壓力，功率和效率的相應(yīng)值。我們通常將這組相應(yīng)的參數(shù)稱為工況點(diǎn)，而最高的相應(yīng)效率點(diǎn)稱為最佳工況點(diǎn)。管道性能特性曲線和泵的工況點(diǎn)-泵壓力性能曲線匯聚相交的點(diǎn)一般為泵的運(yùn)行工況點(diǎn)。在泵流量及揚(yáng)程的變化下，工況點(diǎn)也會(huì)發(fā)生變化，而且對(duì)于管路系統(tǒng)下，一般管路特征曲線的揚(yáng)程壓力都是不變的。在實(shí)際使用泵時(shí)，泵的工況點(diǎn)必須與最佳工況點(diǎn)一致或接近最佳工況點(diǎn)，以便泵可以處于高效的工作區(qū)域以節(jié)省能源。泵在工作運(yùn)行過程中經(jīng)過的1.4凝結(jié)水泵的故障分析及提升方案電機(jī)軸與泵軸不是同心的，使得轉(zhuǎn)子和定子部分在運(yùn)行時(shí)可能會(huì)發(fā)生碰撞或位③如果水泵循環(huán)的冷卻水在工作中突然增大流量時(shí)，則容易發(fā)生渦流和氣1)采用高分子復(fù)合材料水在泵中的流動(dòng)情況。泵消耗的能量都是用于抵消水流的摩擦和水面的渦流阻力，水在流動(dòng)過程中消耗的能量(壓力損失)用于克服內(nèi)部摩擦以及水與設(shè)備界面),那它的表面阻力會(huì)很小，能耗也很小。將復(fù)合高分子聚合物材料噴涂到泵拋光不銹鋼的20倍，光滑的表面減少了泵中的積液，減少了泵內(nèi)部的湍流，減大程度地減少電化學(xué)腐蝕和生銹。另外，聚合物復(fù)合材料主要是具有耐腐蝕化蝕能力。2)采用新型密封技術(shù)1.5國(guó)內(nèi)外背景研究1904年，美國(guó)率先發(fā)明了臥式凝結(jié)水泵并對(duì)其進(jìn)行了首次設(shè)計(jì)和制造，這是被譽(yù)為凝結(jié)水泵的祖先。1929年，德國(guó)普洛先生也在德國(guó)柏林也相繼研制成了凝結(jié)水泵，然后也成立了聞名于世界的普洛公司。1932年，英國(guó)的海沃，泰的結(jié)構(gòu)，改善了連接水泵的排水設(shè)備，因此很快在世界各地獲得成功。1959年1.5.2國(guó)內(nèi)背景研究1958年，我國(guó)的上海電工機(jī)械廠研制出了第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)功率為7kW的地面1)第一階段：1960一1963年1958年制造的第一臺(tái)容量為7kW,揚(yáng)程為10米的冷凝器泵在農(nóng)村進(jìn)行了測(cè)1960年，上海電機(jī)廠研制出一種JN型冷凝器泵。初始功率從7kW更改為2)第二階段：1964-1969年1964年，上海電機(jī)廠開發(fā)了第二代JQB凝封固，并開發(fā)了一種整體通用的機(jī)械密封，比第一代JN凝結(jié)水泵更加可靠。進(jìn)3)第三階段：1970一1987年1970年，上海汽車廠發(fā)布了帶有磁條的第三代凝結(jié)水泵。泵的馬達(dá)中充滿機(jī)械密封從原來的錫青銅機(jī)械密封變?yōu)榈铏C(jī)械密封，使用壽1970年至1987年，上海電機(jī)廠生產(chǎn)了75萬個(gè)QY型凝結(jié)水泵，這使得凝結(jié)水泵進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。4)第四階段：1988一1994年與第三代冷凝器泵相比，第四代冷凝器泵消除了泵的磁性環(huán)境，從而提高了效率并節(jié)省了能源。在公布并實(shí)施GB9477-88《電容器泵ZBK2002--89》《小型電容器泵規(guī)格》后，我國(guó)有了自己的國(guó)家和部頒標(biāo)準(zhǔn)，并同時(shí)頒發(fā)了生產(chǎn)許可證，并同時(shí)加大了市場(chǎng)檢查和現(xiàn)場(chǎng)抽查以及對(duì)所有工業(yè)企業(yè)的檢查。從1988年到1993年，凝結(jié)水泵的制造商數(shù)量連續(xù)5年持續(xù)增長(zhǎng)。目前，該行業(yè)集團(tuán)有32個(gè)單位(1982年成立時(shí)只有6個(gè)單位),近100家企業(yè)獲得了生產(chǎn)許可證，至少100家國(guó)內(nèi)和個(gè)人企業(yè)沒有獲得生產(chǎn)許可證。在過去的五年中，這種情況發(fā)生了變化，并且每年都在穩(wěn)定增長(zhǎng)。1992年，我國(guó)的32個(gè)成員單位統(tǒng)計(jì)的總產(chǎn)量達(dá)到950,000臺(tái)。全國(guó)的總產(chǎn)量估計(jì)超過150萬臺(tái)；在1993年，32個(gè)成員單位的總產(chǎn)量超過了100萬臺(tái)。許多企業(yè)已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模經(jīng)濟(jì)模式。例如，上海電機(jī)廠和杭州水泵廠的產(chǎn)量在1992年達(dá)到了15萬臺(tái)，1993年達(dá)到20萬臺(tái)。數(shù)量非常震驚；諸暨水泵廠在1992年人均收入位13000元，非常具有吸引力。2水力設(shè)計(jì)2.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)任務(wù)書要求，本設(shè)計(jì)凝結(jié)水泵的設(shè)計(jì)參數(shù)如表2.1所示。效率電機(jī)2.1.2確定泵的進(jìn)出口直徑1)確定泵的進(jìn)口直徑泵的進(jìn)口直徑是指泵吸入法蘭管的內(nèi)徑，根據(jù)進(jìn)口流速確定，而泵的進(jìn)口流速一般為3m/s。要考慮經(jīng)濟(jì)性，流速越大，泵的體積就可以越小，提高過流能根據(jù)進(jìn)口直徑的計(jì)算公式代入數(shù)據(jù)可得2)確定泵的排出口直徑泵的出口直徑為泵排出法蘭管的內(nèi)徑。根據(jù)出口直徑的計(jì)算公式取Dd=0.8Ds得泵的比轉(zhuǎn)速超過74后，其效率與比轉(zhuǎn)速的曲線已趨于平緩，考慮到經(jīng)濟(jì)性，最終選定本次凝結(jié)水泵的級(jí)數(shù)為3級(jí)。2.1.4計(jì)算泵的比轉(zhuǎn)速，確定水力方案1)計(jì)算泵的比轉(zhuǎn)速計(jì)算得到2)計(jì)算泵的汽蝕比轉(zhuǎn)速根據(jù)汽蝕比轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式得3)計(jì)算泵的安裝高度根據(jù)公式計(jì)算得到由此，凝結(jié)水泵的安裝高度為0.5m。2.1.5估算泵的效率在設(shè)計(jì)泵時(shí)，泵的效率不可或缺。但整個(gè)設(shè)計(jì)尚未完成，故只能借助經(jīng)驗(yàn)公式近似地估算泵的各種效率。1)估算水力效率7h根據(jù)水力效率的計(jì)算公式其中Q-—泵流量，m/s3;計(jì)算得到2)估算容積效率7根據(jù)容積效率的計(jì)算公式得到但此處容積效率只考慮了葉輪前的密封環(huán)的泄漏量，若設(shè)計(jì)包含平衡孔、級(jí)間泄漏或平衡盤泄漏，該容積效率應(yīng)再降低。3)計(jì)算機(jī)械效率7m根據(jù)機(jī)械效率計(jì)算公式代入數(shù)據(jù)計(jì)算得4)估算泵的總效率2.1.6電機(jī)型號(hào)確定軸功率計(jì)算公式計(jì)算得到原動(dòng)機(jī)功率計(jì)算公式其中k—一余量系數(shù)，可按表2.2選擇ηt—一傳動(dòng)效率，可由表2.3選擇代入數(shù)據(jù)計(jì)算得Pg=15kw故取15kw的原動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y315S-2。電動(dòng)機(jī)kP大于55直聯(lián)傳動(dòng)平帶傳動(dòng)三角帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)葉輪幾何形狀軸面投影如圖所示。主要幾何參數(shù)包括進(jìn)口直徑，葉片出口直徑，葉片進(jìn)口直徑，葉輪出口寬度，葉輪輪轂直徑，葉片進(jìn)口角，葉片出口角，葉片數(shù)，包角等。葉輪幾何參數(shù)對(duì)凝結(jié)水泵的汽蝕性能產(chǎn)生重大影響。因此，葉輪的水力設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的重中之重。先簡(jiǎn)單繪出葉輪的軸面投影，如圖2.1泵軸的直徑應(yīng)根據(jù)外載荷和剛度及臨界轉(zhuǎn)速等條件確定，但因?yàn)榕ぞ厥瞧渲饕d荷，故可按扭矩確定最小軸徑，即聯(lián)軸器處的軸徑。按扭矩計(jì)算泵軸的最小直徑式中Mn—一扭矩，N●m;pe——計(jì)算功率[t]-—許用切應(yīng)力，[t]值取決于軸的粗細(xì)，越細(xì)抗汽蝕性能越好，越省材料，經(jīng)濟(jì)性越高，但另一方面，需要一定的粗度來保證泵的剛度，增強(qiáng)可靠性和穩(wěn)定性。綜合以上兩點(diǎn)，泵軸采用20Cr13,[]=687×10°N/m2其中代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到在轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)完成后，再對(duì)泵軸強(qiáng)度，剛度進(jìn)行詳細(xì)的校核。葉輪主要尺寸的確定方法有三種，包括相似換算法，速度系數(shù)法，以及理論計(jì)算法。在本次設(shè)計(jì)中，主要使用的是理論計(jì)算法，來計(jì)算葉輪的各部分尺寸。1)計(jì)算葉輪進(jìn)口直徑Dj進(jìn)口直徑公式其中dh=1.42dmin=60mm得到2)計(jì)算葉輪出口直徑D?出口直徑公式其中得到3)計(jì)算葉輪出口寬度b?出口寬度公式代入各項(xiàng)數(shù)據(jù)，得4)計(jì)算與選擇葉片數(shù)z代入數(shù)據(jù)得在設(shè)計(jì)較低比轉(zhuǎn)速離心式葉輪時(shí)，通常采用5~7枚的葉片數(shù)，結(jié)合表2.4,最終選擇葉片數(shù)為6片。nZ5)葉片出口角與葉輪外徑的準(zhǔn)確計(jì)算其中Hoo=(1+P)H=34.4m6)因與假定值有差距，所以需進(jìn)行二次計(jì)算。因此Fa=2πRba=0.00811Fb=2πR.b=0.00692Fc=2πR.bc=0.00547計(jì)算葉片進(jìn)口角a流線處葉片進(jìn)口角取用沖角b流線處葉片進(jìn)口角取用沖角c流線處葉片進(jìn)口角β1b=20°βu=β'b+△βi=23°取用沖角得到根據(jù)前面葉輪水力計(jì)算得出的葉輪各部分尺寸，參考與本設(shè)計(jì)中計(jì)算結(jié)果相似且運(yùn)行狀況良好的葉輪圖，畫出本次設(shè)計(jì)葉輪的軸面投影圖。軸面投影圖繪制的主要步驟：分流線，從各流線出口分點(diǎn)，作間距等于流線分點(diǎn)間曲線的平行線并編號(hào)，畫出流線，作出軸面截線等步驟且盡量做到使軸面投影圖的線條平滑。本設(shè)計(jì)葉輪的軸面投影如圖2.2所示。完成軸面投影圖的繪制后，檢查軸面流道過流斷面變化情況。過流面積計(jì)算情況如表2.5所示1023456789根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果畫出盡量平滑的過流斷面面積變化圖，研究過流面積的變化規(guī)律。圖2.3所示F/mm2過流面積變化圖由圖2.3中過流面積的變化曲線，得到各點(diǎn)面積，計(jì)算各點(diǎn)流線速度，可繪制出光滑的流線速度曲線，如圖2.4所示。由于前面已經(jīng)繪制了軸面截線，可按照方格網(wǎng)保角方法對(duì)葉片進(jìn)行加厚。在展開的流線上按已知的過流斷面面積變化規(guī)律進(jìn)行加厚。由此可畫出葉輪木模圖，如圖2.5所示。2.4徑向式導(dǎo)葉設(shè)計(jì)導(dǎo)葉一般用于分段式多級(jí)泵。導(dǎo)葉在帶有隔板的中段中，用于產(chǎn)生環(huán)量，其軸向尺寸小而徑向尺寸大。按結(jié)構(gòu)形式，導(dǎo)葉可分為徑向式導(dǎo)葉和流道式導(dǎo)葉等。在本設(shè)計(jì)中采用兼具吸水室和壓水室功能的徑向式導(dǎo)葉。徑向?qū)~，其三維結(jié)構(gòu)如圖2.5所示。由于導(dǎo)葉一般形狀復(fù)雜，且內(nèi)部流速很高，所占到泵的水力損失的比例也會(huì)較大。因此合理選擇其幾何參數(shù)的重要性不亞于葉輪的設(shè)計(jì)，接下來進(jìn)行導(dǎo)葉各部分的設(shè)計(jì)和計(jì)算。假定在設(shè)計(jì)工況下，流入液體無沖撞損失。①計(jì)算基圓直徑D?D?即相切于導(dǎo)葉入口螺旋線的始點(diǎn)的圓，根據(jù)代入數(shù)據(jù)，得到D?=276mm②計(jì)算導(dǎo)葉進(jìn)口寬度代入數(shù)據(jù)，得到③計(jì)算螺旋線的線型和角度水力設(shè)計(jì)完成后，需要對(duì)凝結(jié)水泵總裝圖的布局進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括凝結(jié)水泵的布置形式，零件選擇和設(shè)計(jì)等。立式機(jī)組結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，且易于安裝拆卸和維修，絕大多數(shù)的凝結(jié)水泵都采用立式結(jié)構(gòu)，但其設(shè)計(jì)和安裝以及對(duì)零部件的要求都要比臥式結(jié)構(gòu)要復(fù)雜。3.1泵軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)凝結(jié)水泵時(shí)，泵軸的型號(hào)至關(guān)重要。泵軸是支撐葉輪，帶動(dòng)葉輪在固定的工作位置高速旋轉(zhuǎn)且需傳遞驅(qū)動(dòng)力的重要元件。而離心泵的軸承受較大的轉(zhuǎn)矩和彎矩。其必須有足夠的強(qiáng)度和精度，且要將其對(duì)密封性能造成的不良影響降低到最小限度，盡可能地減少磨擦。設(shè)計(jì)水泵的外形尺寸時(shí)要考慮到連接到泵的各種部件，此外，還不可忽視退刀槽和導(dǎo)角等。泵軸的具體型式見圖紙KQDL80-50×3-03。3.2葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)葉輪采用懸臂式安裝，通過鍵連接到泵軸。設(shè)計(jì)方案為單吸形式3級(jí)離心泵，單級(jí)揚(yáng)程H=20m,轉(zhuǎn)速1480r/min,汽蝕性能和效率可以滿足設(shè)計(jì)要求，且該方案理論上可以完全平衡軸向力，運(yùn)行較為穩(wěn)定。葉輪出口相對(duì)速度較小，在應(yīng)用于超臨界機(jī)組凝結(jié)水泵等溫度較高的場(chǎng)合時(shí)，葉輪及泵殼的性能較為穩(wěn)定。葉輪采用抗磨損腐蝕，且焊接性能良好的304鑄造。為適應(yīng)凝結(jié)水溫度較高的特點(diǎn)，對(duì)葉輪葉片表面以及密封環(huán)等介質(zhì)相對(duì)速度較高的部位，進(jìn)行了抗高溫處理，以此提高葉輪的使用壽命。根據(jù)《現(xiàn)代水泵設(shè)計(jì)手冊(cè)》,葉輪的直徑將直接影響蓋板的厚度，如表3.1所示。葉輪直徑/mm4567本設(shè)計(jì)葉輪直徑為252.7mm,因此蓋板厚度取為5mm。葉輪的具體型式見圖紙KQDL80-50×3-01。密封環(huán)是放置在套筒環(huán)槽內(nèi)的環(huán)狀密封件。當(dāng)其與套筒和軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，密封環(huán)被壓攏后由于彈性，被抵在靜止件的內(nèi)孔壁，便可起到密封的作用。如果泵殼與葉輪進(jìn)口間隙太大，就會(huì)影響泵的出水量。如果間隙太小，則會(huì)產(chǎn)生泵殼摩擦損失。本設(shè)計(jì)對(duì)于密封環(huán)采用馬氏體不銹鋼20Cr13,具有極高的硬度，同時(shí)也考慮到了耐磨性，所以對(duì)過水區(qū)采用熱噴涂處理。3.4.1常用的軸封種類及設(shè)計(jì)要求磨損性，凝固性，滲透性，揮發(fā)性，毒性，易燃易爆性等),以及溫度和壓力的3.4.2機(jī)械密封本次設(shè)計(jì)最終采用BGM7密封件，其結(jié)構(gòu)示意如圖3.3所示。為了滿足使用相連的泵體溫度。該機(jī)械密封允許最大泄漏量為3mL/h,當(dāng)泄漏量較大時(shí)，必須考慮動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的泄漏或密封件的泄漏，如果磨損的密封環(huán)(動(dòng)環(huán)和靜環(huán))已不 選擇的同時(shí)必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用了如GB/T93的彈簧墊片、GB/T898的螺柱、GB/T6170的螺母等等，這些大大小小3.6.1標(biāo)題欄或明細(xì)欄3.6.2基本尺寸3.6.3選擇基孔制或是基軸制準(zhǔn)為H7/h6,在軸承的配合出，軸承間的配合為Js6,軸鍵槽處的配合為H7/js6。3.6.4選擇標(biāo)注的公差等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，在軸上，一般都選擇H7的標(biāo)準(zhǔn)，在孔上一般選取h7的基準(zhǔn)，該基準(zhǔn)3.7選擇配合種類3.8幾何公差在該泵設(shè)計(jì)中，對(duì)于軸等精密部件，所選擇的是3.2的粗糙度，對(duì)于一般配合的部件，主要選擇6.3的粗糙度，對(duì)于其他非配合面，通常選擇12.5的粗糙度。3.10技術(shù)要求3.11凝結(jié)水泵電機(jī)的選用阻力，因此建議按照汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥全開時(shí)的工況，將流量加5%～10%裕量進(jìn)行計(jì)算，而凝結(jié)水泵出口容量就按103%～105%計(jì)算。在該泵設(shè)計(jì)中，選擇12.5KW的電機(jī)，2900r/min的電機(jī)，該電機(jī)使得水泵在1.2倍額定流量工況下依然可以正因?yàn)樽冾l技術(shù)具有較好的負(fù)荷適應(yīng)性，通過變頻技術(shù)，可以使整個(gè)水泵增速或者降速處理，可以在流量曲線范圍內(nèi)選擇比較合適的流速，增加了該泵的運(yùn)行范圍。當(dāng)新建的機(jī)組采用變頻技術(shù)時(shí)，耗電率將大大降低。除氧器調(diào)節(jié)閥應(yīng)優(yōu)先選擇容量為100%的單閥系統(tǒng)或雙閥設(shè)計(jì)，可有效降低系統(tǒng)中液體的流動(dòng)阻力。凝結(jié)水泵所使用的電機(jī)、軸承和支撐部件，固有頻率和強(qiáng)度必須滿足變頻運(yùn)4強(qiáng)度計(jì)算與校核在凝結(jié)水泵的運(yùn)行中，由于受到外力的影響，離心泵的每一個(gè)部分都會(huì)受到外力作用。通常，我們將一個(gè)部件抵抗變形的能力稱為剛度，將一個(gè)部件抗破壞的能力稱為強(qiáng)度。本次設(shè)計(jì)該凝結(jié)水泵時(shí)，應(yīng)考慮選擇的材料的強(qiáng)度可以滿足該運(yùn)行工況下的要求，提高泵的可靠性，安全性，使用壽命等。但從經(jīng)濟(jì)性的角度來看，為降低成本，應(yīng)該盡量使零件體積更小以減輕重量。為解決這一矛盾，就需要合理地、全面地選擇和設(shè)計(jì)泵各零件的尺寸及材料，使之既能滿足強(qiáng)度和剛度的要求，又能兼顧經(jīng)濟(jì)效益，這便是強(qiáng)度計(jì)算的意義。在泵的運(yùn)行期間，主要由于葉輪上液流的作用力不是平衡的，會(huì)在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生軸向力。首先，葉輪的前部和后部蓋板并不對(duì)稱，前蓋板在吸入處無蓋板；另一方面，葉輪的前后蓋板帶動(dòng)腔內(nèi)工質(zhì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，工質(zhì)壓力以拋物線形式規(guī)律地分布在前后蓋板側(cè)腔內(nèi)。而口環(huán)以上是軸對(duì)稱分布，后蓋板所受壓力除去與前蓋板相抵消的□環(huán)以上部分壓力，下部所受壓力減掉吸入壓力，即為剩余的軸向力，力的作用方向指向了葉輪入口。另外，由于本設(shè)計(jì)所使用的懸臂式多吸泵入口壓力較高，還必須考慮作用于輪轂軸端的進(jìn)口壓力所引起的軸向壓力。此外，工質(zhì)流入和流出葉輪是，由于方向和速度不同，也會(huì)產(chǎn)生動(dòng)反力，該力指向葉輪后方。其理論揚(yáng)程葉輪的出口勢(shì)揚(yáng)程2)動(dòng)反力造成的軸向力由于F?=pQ(vmo-vm?cosa)=1000×0.081×(7.138-4.84cos90°P?——葉輪入口壓力P?—一大氣壓力必須想辦法平衡或者消除作用于葉輪的軸向力，不然轉(zhuǎn)子會(huì)發(fā)生位移，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)c固定件發(fā)生碰撞，造成內(nèi)部零件的損壞。因?yàn)樵诙鄶?shù)情況下，軸向力較大，所以要用水力方法來平衡軸向力。方法有：①將葉輪整個(gè)表面上所受的壓力堆成分布②設(shè)計(jì)出可在所有運(yùn)行工況下都能保障葉輪軸向力平衡的水力平衡系統(tǒng)。由于本次設(shè)計(jì)的凝結(jié)水泵所采用的是單級(jí)葉輪，所以使用開平衡孔的方法來平衡軸向力。4.1.2泄漏量和平衡計(jì)算由圖4.1可知口環(huán)參數(shù)：□環(huán)間隙為Dm=152mm在《現(xiàn)代泵理論與設(shè)計(jì)》中查得λ=0.04~0.06,故有A=F?+F?-F?=3409.7+454-607.5=3256N(4-7)可得出1)轉(zhuǎn)子的重量段。恒定方向的徑向力便只有轉(zhuǎn)子的重量。由建模測(cè)得葉輪重量為2.7kg,即2)軸向力3)計(jì)算支反力及應(yīng)力固定方向的徑向力，分別作用在兩個(gè)軸承A、B上的支反力用RA、R,進(jìn)行對(duì)B點(diǎn)進(jìn)行取矩4)校核軸的強(qiáng)度本設(shè)計(jì)已選定軸的材料為20Cr13,經(jīng)調(diào)制處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-1查4.3鍵的強(qiáng)度計(jì)算接觸的零件(例如：平衡盤、葉輪、聯(lián)軸器等轉(zhuǎn)子零件)之間的工作面上的擠壓根據(jù)葉輪直徑，選擇了標(biāo)準(zhǔn)圓頭普通平鍵(A),而輪轂處鍵的尺寸為材料選用45號(hào)鋼。鍵的結(jié)構(gòu)形式如圖4.2所示。1)工作面的擠壓應(yīng)力h——鍵高(m)本次設(shè)計(jì)，由于鍵選材采用45號(hào)鋼材，因此2)切應(yīng)力式中t——切應(yīng)力(Pa);b—一鍵寬(m);[t]--許用切應(yīng)力，由于鍵的材料為45,所以[r]=(58.9~88.3)MPa離心力造成了蓋板所受應(yīng)力，半徑越小處應(yīng)力越大。由于蓋板選用材料45號(hào)鋼，因此p=1000kg/cm3根據(jù)壓力均布方式來設(shè)計(jì)蓋板，則蓋板Dx處的厚度為我選擇了“某650MW電廠KQDL80凝結(jié)水泵設(shè)計(jì)”作為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，等等，這些課程帶給我的知識(shí)都可以作為我本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的參考和啟發(fā)，同時(shí)這也是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)成果的試金石。本次設(shè)計(jì)主要包含了泵的主要參數(shù)確定、葉輪水力設(shè)計(jì)、零件的設(shè)計(jì)及計(jì)算以及強(qiáng)度校核。凝結(jié)水泵對(duì)于火電廠中能量的利用情況以及與節(jié)能、減排都有著息息相關(guān)重要性。本次設(shè)計(jì)基于650MW超臨界機(jī)組的的要求，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的，滿足要求的凝結(jié)水泵。去年年底我接受了任務(wù)后，并著手于開題報(bào)告的撰寫，并借閱了相關(guān)的參考書籍如《現(xiàn)代泵理論與設(shè)計(jì)》。凝結(jié)水泵的設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)且復(fù)雜的過程，每個(gè)部件都非常重要。由于不同的參考書籍中的設(shè)計(jì)方法并不一定相通，有時(shí)我會(huì)產(chǎn)生許多困惑。好在在導(dǎo)師的幫助下我仍然磕磕絆絆的完成了這個(gè)設(shè)計(jì)。論文分為緒論，介紹了凝結(jié)水泵的工作原理，結(jié)構(gòu)形式，以及國(guó)內(nèi)外研究背景；泵的主要參數(shù)設(shè)計(jì)，包括了泵的級(jí)數(shù)，比轉(zhuǎn)速，安裝高度，電機(jī)選擇等等；葉輪的水力設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；以及零部件的設(shè)計(jì)和選擇，平衡設(shè)計(jì)和強(qiáng)度剛度校核。其中葉輪水力設(shè)計(jì)和軸向力的平衡是我本次設(shè)計(jì)的重中之重，占據(jù)了我大部分的時(shí)間。通過分析各重要部件的受力情況，我提出了凝結(jié)水泵軸向力平衡的解決方案，最后畫出相應(yīng)示意圖。此外由于任務(wù)書中要求設(shè)計(jì)成果中要有經(jīng)濟(jì)性的體現(xiàn)，我查詢了一些較為先進(jìn)的文獻(xiàn)，使我設(shè)計(jì)的凝結(jié)水泵更能符合任務(wù)書的要求。除了說明書，本次設(shè)計(jì)還包括一張1.5張A0的《凝結(jié)水泵總裝配圖》,1張A1的《葉輪零件圖》,1張A1的《泵軸零件圖》和1張A1的《泵頭零件圖》,以上圖紙都用AutoCad繪制；以及1張手工繪制的A2《轉(zhuǎn)子部件圖》。這些圖可以更直觀的展在論文設(shè)計(jì)的過程中，我接觸了很多從前沒有接觸過的知識(shí)，深刻地體會(huì)到了學(xué)術(shù)的嚴(yán)肅性和困難性，每一個(gè)結(jié)果都要經(jīng)歷科學(xué)的計(jì)算，每個(gè)問題都不能含糊應(yīng)對(duì)，我相信這次設(shè)計(jì)將給我今后的工作生涯留下無窮的啟發(fā)。[1]丁成偉.離心泵與軸流泵原理及水力設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981[2]吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：高等教育出版社，1992[3]高鍵