張承紅，張旭陽(yáng)

(上海船舶設(shè)備研究所，上海 200031)

0 引言

徑向鉆孔脈沖泵是一種基于離心泵工作原理，將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤河蛪毫Φ霓D(zhuǎn)速感受器。轉(zhuǎn)速感受器將速度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐淮慰刂菩盘?hào)的元件，用于汽輪機(jī)機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在小型汽輪機(jī)中，徑向鉆孔脈沖泵也稱(chēng)為主油泵。

徑向鉆孔脈沖泵安裝在汽輪機(jī)的軸端，隨汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)。徑向鉆孔脈沖泵有泵輪、穩(wěn)流網(wǎng)和殼體等組成，其外形結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。泵輪上均勻分布鉆有等直徑的徑向油孔，油流由泵輪中心通道軸向進(jìn)入，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，油泵出口壓力隨之增高，利用這個(gè)油壓升高作為轉(zhuǎn)速變化訊號(hào)，泵的出口油壓為汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一次控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)，達(dá)到調(diào)節(jié)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。

圖1 徑向鉆孔脈沖泵外形圖

1 性能要求

汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中采用徑向鉆孔脈沖泵出口油壓改變作為轉(zhuǎn)速變化的信號(hào)，希望油壓的變化僅僅只受轉(zhuǎn)速改變的影響，而不受其他外界干擾的影響，原因如下：汽輪機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)用油量并不是恒定的，油動(dòng)機(jī)動(dòng)作會(huì)使高壓油耗量大量增加，尤其是甩負(fù)荷時(shí)，需要油動(dòng)機(jī)快速動(dòng)作，耗油量迅速增加，油泵出口油壓因此而下降。這樣在轉(zhuǎn)速不變的情況下，由于耗油量的變化，使油泵出口油壓改變會(huì)引起調(diào)速系統(tǒng)波動(dòng)，降低調(diào)速系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

因此，徑向鉆孔脈沖泵作為汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的信號(hào)泵需要具有以下特點(diǎn)：

1）出口油壓僅與轉(zhuǎn)速有關(guān)，壓增正比于轉(zhuǎn)速的平方：ΔP∝n2。

2）出口油壓與流量幾乎無(wú)關(guān)，其壓增與流量(ΔP-Q)特性曲線在工作流量范圍內(nèi)盡可能平坦，壓力輸出平穩(wěn)[1]。

3）額定工況耗功盡可能小，效率高[2]。

2 試驗(yàn)

2.1 目的

為了解掌握該徑向鉆孔脈沖泵的性能，針對(duì)搭建調(diào)速部套試驗(yàn)臺(tái)對(duì)泵的性能曲線進(jìn)行測(cè)試和研究[3]，測(cè)試內(nèi)容如下。

1）測(cè)定主油泵壓增ΔP與轉(zhuǎn)速n的ΔP-n特性。

2）測(cè)定主油泵在規(guī)定轉(zhuǎn)速時(shí)壓增ΔP與流量Q的ΔP-Q特性。

3）測(cè)定各轉(zhuǎn)速下主油泵的耗功，為汽輪機(jī)熱力計(jì)算提供支撐和依據(jù)。

2.2 方法

將主油泵轉(zhuǎn)速分別穩(wěn)定在7 000 r/min～9 500 r/min，用放油閥改變主油泵的流量Q和壓增ΔP=P1－P0，Q每次變化50 L/min左右，記錄對(duì)應(yīng)的Q、P1和P0,同時(shí)記錄油溫和功率。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

1）主油泵壓增ΔP與轉(zhuǎn)速n的ΔP-n特性曲線見(jiàn)圖2。

圖2 壓增-轉(zhuǎn)速ΔP-n 特性曲線

2）主油泵在不同轉(zhuǎn)速時(shí)壓增ΔP與流量Q的ΔP-Q特性曲線見(jiàn)圖3。

圖3 壓增-流量ΔP-Q 特性曲線

3）主油泵功率N與轉(zhuǎn)速n的N-n特性曲線見(jiàn)圖4。

圖4 功率-轉(zhuǎn)速N-n 特性曲線

2.4 結(jié)果分析

由ΔP-n特性曲線分析，隨著汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)? 000 r/min增加至9 500 r/min，鉆孔泵的壓增由0.636 MPa增加至1.160 MPa，呈現(xiàn)線性增加的趨勢(shì)，曲線縱橫角度約45°，線性度良好，壓增正比于轉(zhuǎn)速的平方(ΔP∝n2)。

由ΔP-Q特性曲線分析，分別在7 500 r/min、8 000 r/min、8 500 r/min和9 000 r/min各曲線隨流量的變化時(shí)壓增變化均很小，曲線很平坦。

由N-n特性曲線分析可知：鉆孔泵的耗功隨著轉(zhuǎn)速的增加相應(yīng)增加，額定工況8 500 r/min時(shí)耗功約76 kW。

3 結(jié)論

本徑向鉆孔脈沖泵符合壓增和汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速平方成正比的特點(diǎn)，同時(shí)它的ΔP-Q特性曲線比較平坦，在工作油量變化范圍內(nèi)幾乎是一條直線，也即油泵的出口壓力受油量變化影響很小，壓力輸出平穩(wěn)。因此，該徑向鉆孔泵能滿足汽輪機(jī)調(diào)節(jié)控制信號(hào)的使用要求。試驗(yàn)測(cè)定了徑向鉆孔油泵在不同轉(zhuǎn)速下的耗功，也為汽輪機(jī)熱力計(jì)算功耗效率的精確計(jì)算提供了理論的依據(jù)。