ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к отрасли гидромашиностроения, а именно, к центробежным подпиточным насосам высокого давления и может быть использована в системах безопасности атомных электростанций с реакторами ВВЭР - 1000 для подачи теплоносителя из деаэратора подпитки в циркуляционную петлю первого контура, а также для запирания уплотнений главных циркуляционных насосов.
Известен центробежный горизонтальный двухкорпусный многоступенчатый высокооборотный насос с внутренним корпусом секционного типа, содержащим рабочие колеса с двухщелевыми уплотнениями, направляющие аппараты, вал, опирающийся на подшипники скольжения втулочного типа с принудительной смазкой. Разгрузка ротора от осевого усилия осуществляется автоматически уравновешивающим устройством - гидропятой. Концевые уплотнения - торцового типа. [Насосное оборудование атомных станций/ Под общей редакцией П.Н.Пака. - М.: Энергоатомиздат, 2003, - с.178]. Данная конструкция насоса выбрана в качестве прототипа для заявляемого объекта.
Опыт эксплуатации этих насосов на существующих блоках АЭС показал их несоответствие показателям надежности вследствие основной проблемы - повышенного общего уровня вибрации, являющейся провоцирующим фактором усталостного разрушения деталей машин, по следующим причинам:
- неоптимальное количественное сочетание лопастей рабочего колеса и лопаток (диффузорных каналов) направляющего аппарата, равное 6/5, вызывает неоднородность потока на выходе из рабочего колеса, что обусловливает возникновение гидродинамических сил, являющихся одним из основных источников повышенной вибрации на лопастной частоте;
- подшипники скольжения втулочного типа не обладают высокими демпфирующими свойствами;
- двухщелевое уплотнение рабочего колеса с внезапным расширением щели, ведущим к ухудшению вибрационной характеристики;
- материал корпуса подшипника - чугун - не способствует сохранению посадочных мест.
В основу полезной модели поставлена задача создания центробежного насоса, в котором, путем введения новых конструктивных элементов, нового исполнения существующих конструктивных элементов, наличия нового материала обеспечиваются уменьшение пульсаций на лопастной частоте, повышение демпфирующих свойств и улучшение вибрационных характеристик конструктивных элементов, результатом чего является уменьшение общего уровня вибрации, а следовательно, и повышение надежности насоса.
Поставленная задача достигается тем, что в центробежном насосе, содержащем наружный корпус с входным и напорным патрубками, в расточках которого смонтированы напорная крышка с задним концевым уплотнением торцового типа, переднее концевое уплотнение торцового типа, внутренний корпус, включающий секции с рабочими колесами, имеющими щелевые уплотнения, направляющие аппараты, вал, опирающийся на подшипники скольжения, гидропяту, согласно полезной модели вводятся:
- количественное соотношение лопастей рабочего колеса и лопаток (диффузорных каналов) направляющего аппарата, равное 6/8;
- подшипники скольжения сегментного типа с самоустанавливающимися колодками;
- однощелевое уплотнение рабочего колеса;
- материал корпуса подшипника - углеродистая сталь.
Исполнение рабочих колес и направляющих аппаратов с количественным соотношением лопастей рабочего колеса и лопаток (диффузорных каналов) направляющего аппарата, равным 6/8, приводит к снижению пульсаций давления, а значит, к снижению шума и вибрации на лопастной частоте без ухудшения экономических показателей. Это подтверждено результатами экспериментальных исследований, проведенных в ОАО «ВНИИАЭН» по снижению уровня вибрации насоса, обусловленной гидродинамическими силами.
Использование подшипников скольжения сегментного типа с самоустанавливающимися колодками, имеющими возможность отслеживать прецессионные перемещения вала, позволяет избежать кромочных эффектов, а также сохранить соосность вала и вкладыша. Кроме того, такие подшипники обладают повышенными демпфирующими свойствами, что в результате улучшает надежность подшипников и насоса в целом.
Выполнение корпуса подшипника из углеродистой стали способствует сохранению посадочных мест, что также увеличивает надежность и долговечность эксплуатации подшипника.
Применение однощелевого уплотнения (уплотнение с одной щелью) рабочего колеса по сравнению с двухщелевым уплотнением вследствие исключения внезапного расширения щели улучшает вибрационную устойчивость ротора насоса с сохранением объема протечек за счет уменьшения зазора в щели благодаря применению материала уплотнительных колец, обладающего стойкостью против задирания при работе в паре с материалом рабочего колеса.
Таким образом, в результате использования заявляемой полезной модели обеспечивается технический результат, заключающийся в повышении надежности насоса в основном путем улучшения вибрационных показателей.
Заявляемая полезная модель поясняется рисунком, на котором представлен продольный разрез центробежного насоса.
Центробежный насос содержит наружный корпус 1 с входным и напорным патрубками, в расточках которого смонтированы напорная крышка 2 с задним концевым уплотнением торцового типа 3 и переднее концевое уплотнение торцового типа 4. Внутренний корпус 5 содержит секции 6 с рабочими колесами 7 и направляющими аппаратами 8. Рабочие колеса 7 с однощелевыми уплотнениями 9 установлены на валу 10, опирающемся на подшипники скольжения 11 сегментного типа с самоустанавливающимися колодками. Корпус 12 подшипников скольжения 11 выполнен из стали. Для разгрузки осевых сил установлена гидропята 13.
Насос работает следующим образом. При вращении вала 10 от электродвигателя перекачиваемая жидкость через входной патрубок поступает к рабочему колесу 7 и направляющему аппарату 8 первой ступени, проходит по всем ступеням насоса и из направляющего аппарата 8 последней ступени выходит в напорный патрубок наружного корпуса 1 под давлением, создаваемым рабочими колесами 7.
Благодаря заявляемому конструктивному исполнению центробежного насоса осуществляется возможность получения технического результата, заключающегося в повышении надежности насоса путем улучшения вибрационных показателей.