Анализ эффективности разгрузочных поршней питательных насосов

Введение. Насосное оборудование для теплоэнергетической отрасли должно обладать высоким уровнем надежности для обеспечения бесперебойной работы энергоблока. Для выполнения этого требования на тепловых электростанциях применяется дублирование вспомогательного оборудования, например, питательные насосы поставляются с обязательным резервированием. Но при выходе из строя одного из основных насосов пуск резервного насоса может занимать от нескольких секунд до нескольких минут (в зависимости от типа резерва). Поэтому надежность конструкции питательных насосов на сегодняшний день является одним из актуальных направлений развития техники. Устройство уравновешивания осевой силы или разгрузочное устройство – является одним из основных элементов питательного насоса, который оказывает существенное влияние на надёжность и эффективность его работы.

Цель исследования – провести математическое моделирование разгрузочного устройства для определения его оптимальной конструкции и параметров. Объектом исследования является разгрузочной устройство для питательного насоса ПЭН 290-115.

Материалы и методы. Рассмотрены два варианта разгрузочного поршня: двуступенчатый и одноступенчатый. Для исследования эффективности данных конструкций выполнены серии гидродинамических расчетов трехмерного течения вязкой жидкости с использованием программного продукта ANSYS CFX.

Результаты. Получены расчетные характеристики двух конструкций разгрузочного устройства. Проведено исследование влияния шероховатости и радиального зазора на эффективность цилиндрического поршня. Результаты расчетов показали, что уменьшение радиального зазора приводит к уменьшению потерь в узле разгрузки. Увеличение значения шероховатости тоже может привести к уменьшению утечек, однако чрезмерное его увеличение приводит к росту потерь на трение, поэтому необходимо контролировать оба эти параметра при поиске оптимальной величины шероховатости.

Выводы. Предложена оптимальная конструкция разгрузочного поршня, которая сочетает в себе простоту изготовления, надежность работы и энергоэффективность.