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某650MW电厂的凝结水泵结构设计

目录

1绪论2

1.1凝结水泵特点2

1.2凝结水泵的工作原理3

1.3凝结水泵运行工况3

1.4凝结水泵的故障分析及提升方案4

1.5国内外景研究5

2水力设计8

2.1泵主要涉及参数和结构方案的确定8

2.2叶轮水力设计12

2.3叶片绘形19

2.4径向式导叶设计22

3结构设计25

3.1泵轴结构设计25

3.2叶轮结构设计25

3.3密封环26

3.4泵的轴封27

3.5标准件的选择28

3.6凝结水泵的图纸标注28

3.7选择配合种类29

3.8几何公差29

3.9粗糙度29

3.10技术要求29

3.11凝结水泵电机的选用29

4强度计算与校核31

4.1轴向力的计算与平衡31

4.2轴的强度校核35

4.3键的强度计算36

4.4叶轮强度校核38

结束语39

参考文献40

摘要：凝结水泵是电厂将从凝汽器中收集的凝结水输送到回热系统的机械装置，

其设计的优劣直接影响到电厂的内耗及效益。绝大多数的凝结水泵都采用立式结

构，其设计和安装以及对零部件的要求都要比卧式结构要复杂。本设计根据火电

厂的具体要求，设计了一台立式凝结水泵，水泵整体有三级，主要由转子部件、

叶轮、导叶、中间段、进水段、出水段等组成；通过连接座及基座实现与电机的

连接及安装。设计过程中，对于泵的整个系统进行了较完善的设计和计算，其中

重点对叶轮、导叶、进出水的水力及结构进行了计算和设计，同时，根据水泵的

设计要求，对泵轴、键等一些重要的零件进行了强度校核，绘制了水泵的总装配

图、转子部件图、泵轴工作图、叶轮工作图等图纸，为该凝结水的研制和生产提

供了较好的设计依据。

关键词：凝结水泵；结构设计；水力设计；零件校核

1绪论

1.1凝结水泵特点

凝结水泵由一个带有两层垂外壳的壳体组成，其中具有单吸或功能的为第一

个叶轮，而经常使用的叶轮则为末级叶轮和二级叶轮，这是一种为单吸类型的泵

在工程中被广泛使用，凝结水泵具有以下特征：工作部件由泵转子组成，该泵转

子顺时针旋转，以及在其边缘形成导流漩涡的导流壳。其中泵轴，泵轴轴套、叶

轮，和其他零件共同组成了泵转子。叶轮是一种主要元件能够将发动机的能量转

换成泵的能量。泵轴带动叶轮进行旋转，也传递转子的全部负载。导流壳的功能

是将流体从叶轮流向叶轮的下一级，并不会造成太大损失。导流壳的连接处是止

口的地方，通常都是用螺栓进行拧紧。泵筒体是圆形，该轴心由优质碳钢板经焊

接而成，并在一侧配备有吸入法兰；用于形成泵的外部压力腔，即在正常操作期

间的腔内部存在负压。其中，泵在火电热力系统中用于输送加热系统中冷凝器的

凝结水。凝结水泵输送与冷凝器压力相对应的饱和水，因此凝结水泵入口处很容

易蒸发，因此，通过使用在水柱中产生的压力来使凝结水离开饱和状态，从而避

免入口处水分的气化。因此，冷凝水泵一般都是在最低水位以下的热井中进行安

装，以保持水泵入口与最低水位之间的高度差为092.2m。由于冷凝器水泵入

口为高真空，因此容易泄漏。从没有空气进入的地方积聚在叶轮的入口处，使冷

凝水泵无法抽水。因此，一方面，入口处必须是密封、不透气的，另一方面，在

泵的入口处接一排气管连接到凝汽器的汽侧部分（也称为平衡管），以至于能使

凝结水泵运行正常。

1.2凝结水泵的工作原理

启动凝结水泵后，泵轴通过在旋转叶片之间推动预填充的流体来高速驱动叶

轮。受惯性力和离心力的影响，流体流过叶轮中心处，然后径向移动到叶轮外边

缘，流体经过叶轮的这一过程时，流体会吸收能量，使流体的静压能量增加，流

体的流速增加，当流体进入泵壳即离开叶轮时，由于壳内的流量会一直增大，因

此流体会减速，使它的一部分动能转变为静压力能，最后以柔缓的方向自由行进。

因此，对于蜗形泵的壳体来说，它既是一种收集从叶轮流出流体的部件，也是一

种动力传递装置。当流体离开叶轮中心逐渐流动到叶轮外边缘时，在叶轮中心处

一般会产生一个低压区现且在这个状态下流体会受到叶轮中心处液位之间的总

势能差作用，从而被吸收到叶轮的中心处。由于叶轮的连续运行，流体会不断吸

收并排出。离心泵中的流体产生的机械能最终显示为减压能量的增加。如果凝结

水泵不使用变频操作，则必须通过控制门降低除氧器中的水位，虽