一种大型高温高压透平泵用叶片设计方法与流程

文档序号：12703938阅读：329来源：国知局

本发明属于泵设计和制造领域，涉及一种透平泵用叶片的设计，尤其适用于高温高压环境。

背景技术：

透平泵是一种可逆式水力机械，在发电等行业被广发使用，然而现有的透平泵用叶片在高温高压环境下使用效率并不高，而一种新型的内部中空的叶片能在高温高压环境下稳定运行；然而对于透平泵用叶片的设计，现有的方法主要采用一元、二元和三元理论设计叶片，对叶轮内的流动作出一系列的假设，用具有不同规律的流动，代替叶轮内的复杂流动，这种设计方法比较复杂，而且对于这种新型的内部中空的叶片并不适用。

专利申请号201610059473.8公开了一种叶片设计方法，能够使空化初生得到推迟，提高初生空化性能，但在高温高压工况下效果不明显。专利申请号为201610259479.X公开了一种空心叶片壁厚控制方法，但没有给出叶片其他参数的控制方法，且不适用于高温高压环境。

技术实现要素：

为了克服以上问题，本发明对传统透平泵用叶片设计方法进行改进，提供一种新的透平泵用叶片优化设计方法。本发明可以对叶片的几何参数进行调节，达到透平泵的设计性能曲线与要求的性能曲线重合的效果，特别适用于高温高压的场合。本发明以透平泵叶轮外径为基础，利用以下几个关系式来确定叶片的主要几何参数，主要包括：叶片液流角β'₁，叶片进口角β₁，叶片出口角β₂，叶片平坦部分厚度s₁，叶片弯曲部分厚度s₂，叶片工作面厚度b₁，叶片背面厚度b₂，叶片截面长度L₁、L₂、L₃，工作面曲率半径R₁，背面曲率半径R₂。

本发明的技术方案是：

一种大型高温高压透平泵用叶片设计方法，所述设计方法满足：

β₁＝Δβ+β₁′ (4)

b₁＝b₂＝k₁s (10)

L₁＝k₂L₂＝k₃L₃ (13)

式中：β'_1a——叶片前盖板边缘液流角，单位：度；

β'_1b——叶片中轴线处液流角，单位：度；

β'_1c——叶片后盖板边缘液流角，单位：度

K——修正系数；

V₀——叶轮进口轴面速度，单位：米/秒；

u₁——计算点液体的圆周速度，单位：米/秒；

β₁——叶片进口角，单位：度；

Δβ——正冲角，单位：度；

β₂——叶片出口角，单位：度；

H——单级扬程，单位：米；

n——转速，单位：转/分钟；

n_s——比转速；

Q——流量，单位：立方米/秒；

A₁——系数；

A₂——系数；

D₂——叶轮外径，单位：米；

z——叶片数；

s₁——叶片平坦部分厚度，单位：毫米；

s₂——叶片弯曲部分厚度，单位：毫米；

b₁——叶片工作面厚度，单位：毫米；

b₂——叶片背面厚度，单位：毫米；

k₁——系数；

k_L——系数，与转数有关；

L₁——叶片截面长度，单位：毫米；

L₂——叶片截面长度，单位：毫米；

L₃——叶片截面长度，单位：毫米；

k₂——系数；

k₃——系数；

R₁——工作面曲率半径，单位：米；

R₂——背面曲率半径，单位：米。

进一步，所述修正系数K取0.9～1.1。

进一步，所述正冲角Δβ取5°～20°。

进一步，所述系数k₁取0.2～0.4。

进一步，所述系数k₂取0.3～0.7。

进一步，所述系数k₃取0.4～0.7。

公式(1)、(2)、(3)为叶片液流角β'₁不同计算点的方法，受计算点液体圆周速度u₁影响，系数K进行修正。

本发明的有益效果是：

提供一种快速设计新型透平泵叶片的方法，节省人力，提高了扬程和效率，拓宽了高效区的范围，并且提高了透平泵的运行可靠性。

附图说明

图1是本发明一个实施例的透平的平面投影图。

图2是本发明一个实施例的透平泵用叶片的截面图。

图中：1.翼尾，与后盖板相连；2.翼尖，与前盖板相连；3.工作面；4.背面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1是本发明一个实施例的透平的平面投影图。图2是本发明一个实施例的透平泵用叶片的截面图，所述翼尾1与透平后盖板相连接，所述翼尖2与透平前盖板相连，工作面3与背面4设于翼尾1和翼尖2之间。

本发明以透平泵叶轮外径为基础，利用以下几个关系式来确定叶片的主要几何参数，主要包括：叶片液流角β'₁，叶片进口角β₁，叶片出口角β₂，叶片平坦部分厚度s₁，叶片弯曲部分厚度s₂，叶片工作面厚度b₁，叶片背面厚度b₂，叶片截面长度L₁、L₂、L₃，工作面曲率半径R₁，背面曲率半径R₂。