广一水泵厂丨大功率水泵调速装置的关键技术

 水泵叶轮工作腔是大型齿轮调速装置核心部件，属液力传动范畴，其内部的工作液体流动在流体机械传动范畴中属复杂流动，是三维不稳定流动主要包括粘性、不可压缩等流动。广一水泵厂对工作液内流场研究目标是得到液体的压力场、速度场以及液相分布情况等，并最终根据流场分布情况得到其输出外特性。工作腔内流场研究手段包括理论计算、三维数值模拟计算和工作液输出外特性实验三大类。

1、大功率/高可靠性机电液复合传动总体设计技术

大功率齿轮调速装置布置在原动机和工作机锅炉给水泵之间，实现动力传递，所以调速装置的传动特性计算、自身液力性能以及原动机和工作机间的特性匹配是成功设计装置的关键所在。应根据使用场合和用户的不同要求，综合考虑齿轮级数及布置方式，通过建立调速装置的综合优化模型实现传动型式的优化选择和结构的合理布置。

2、高参数齿轮传动设计技术

调速装置转轴系统的速度高、传递功率大，可靠性要求高，需要掌握高可靠度/高功率密度齿轮传动设计制造技术，如转子动平衡技术、轮齿修形技术以及噪声振动检测控制技术等。

3、叶轮强度计算及工作腔内流场数值模拟技术

叶轮工作腔中泵轮与涡轮是主要的受力(来自工作液的力)零件，一旦发生叶轮因强度破碎，将直接导致轴承损坏，从而导致广一离心泵失效。一般泵轮与涡轮的结构是半环形状，径向均匀分布着薄叶片，传统的设计计算无法将其简化为材料力学中的计算模型，这就对叶轮的强度分析提出了新的要求。叶轮工作腔内流场流动属复杂三维、粘性、非定常流动，要求结合叶轮结构及其工作特点，研究内流场CFD数值模拟分析方法，并基于数值解对工作腔内流场不同转差和充液率下液相分布情况、流动特性进行研究分析，获得较全面的流场特性从而指导设计。

4、油路系统控制技术

复合调节式齿轮调速装置油路系统结构复杂。通过对勺管和油路系统的精确控制，可以很好地降低功率损耗，控制工作油、润滑油油温，是保证大型齿轮调速装置稳定运行的关键。

5、高精度、复杂零部件制造技术

高参数人字齿轮副精密加工成型技术、复杂叶轮工作腔泵轮及涡轮制造技术、径向、推力滑动轴承设计制造技术、调速控制工作油路系统设计制造技术等。配套用于超临界、超超临界锅炉给水泵调速的大型机电液调速传动装置在国内尚属空白，全部依赖进口。用于超临界机组大型齿轮调速装置的最大传动功率达7000--8000kW，输出转速达5600--61OOr/min，广一化工泵的泵轮、涡轮及涡轮套的最高线速度己超过210m/s；用于超超临界的最大传动功率达9000--11000kW，输出转速达5600--6100r/min，泵轮、涡轮及涡轮套的最高线速度已超过275m/s，其高速重载人字齿轮副系统和液力传动系统主、从动件(泵轮、涡轮及涡轮套)等零部件的设计制造及工作、润滑油路控制系统造成为核心技术。

目前，广一水泵厂研究大型齿轮调速装置的发展趋势有如下几个方面：

1、功率大型化处于领先地位的德国产品，最大传递功率已经达到60000kW、最高转速达到15OOOr/min，效率达到95-97%。

2、型式多样化大型齿轮调速装置有前置齿轮式、后置齿轮式以及复合置齿轮式，在此基础上齿轮传动形式也可以有很多组合。并且除上述卧式传动外，尚有输出轴垂直安装形式，适用于搅拌机等设备。

3、产品设计现代化在设计开发新产品过程中，采用现代转子动力学、计算流体动力学(CFD)以及虚拟样机制造技术相结合的方法，将大大缩短大型齿轮调速装置的研发周期，节省费用，并使其性能指标不断提高。

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