【摘要】介绍了两种吸入形式锅炉给水泵前置泵的结构特点，对锅炉给水泵前置泵壳体进行了稳态热分析、瞬态热分析和稳态热分析+结构分析，给出了上进上出壳体与上进下出壳体应力评定结果与比较。

【关键词】前置泵；壳体；可靠性分析

引言

一般大型锅炉给水系统由主给水泵与前置泵组成，前置泵为主给水泵提供一定的压力，以满足主给水泵较高的必需汽蚀余量。通用大型前置泵为单级双吸两端支撑、径向剖分卧式蜗壳式离心泵，有上进上出和上进下出两种结构，见图一、图二，上进下出结构泵壳与泵座之间以导向键固定，以适应热膨胀和保证检修。本文皆在通过商业ANSYS软件对两种结构壳体进行强度分析，比较两种结构在设备运行中的稳定性。

1、前置泵参数

一台600MW锅炉用50%容量前置泵参数：流量Q=1200m?/h扬程H=75m效率η=82%。转速n=1485r/min必须汽蚀余量NPSHr=6m介质温度T=210℃

2、壳体模型设计与网格划分

2.1壳体模型设计与网格划分。利用SOLIDWORKS对两种结构的壳体进行三维空间造型，然后分别导入ANSYS软件中用Mesh模块进行网格划分，针对壳体结构比较复杂的特点，采用三维非结构四面体网格划分，上进上出结构壳体网格数为317065，节点为514897，上进下出结构壳体网格数为359790，节点为580483。

2.2边界条件与载荷的确定。有限元分析时，其约束条件选取为壳体支脚支撑约束其三个方向的位移，壳体进出口承受2倍的管口力矩，壳体内腔承受1.0MPa的压力，壳体内腔的温度为210℃，外壁与大气接触。上进下出结构泵壳吐出管与泵座之间以导向键固定，可以沿进出口方向滑动。材料选用ZG230-450，弹性模量为211.7GPa，密度为7830kg/m?，抗拉强度极限为450MPa。

3、计算结果与分析

利用ANSYS软件对两种结构的壳体进行分析，结果如下：

3.1稳态热应力分析

（1）热载荷所产生的应力。通过计算可以看出，在壳体单独受210℃的温度影响下，两个结构的壳体支脚与泵盖法兰连接部位均存在着较高的应力水平，且上进上出结构略高于上进下出结构。（2）载荷所产生的变形。通过计算可以看出，在壳体单独受210℃的温度影响下，两个结构的壳体进出口法兰部位总体变形位移比较大，且上进上出结构大于上进下出结构，致使机组在热运行时，管路所产生的力矩上进上出结构大于上进下出结构。

3.2稳态热应力+2倍管口力矩+1.2MPa内静压力

通过计算可以看出，在壳体承受210℃，进出口法兰承受2倍的管口力矩，壳体内腔承受1.2MPa静压的情况下，两个结构的壳体支脚与泵盖法兰连接部位均存在着较高的应力水平，且两个结构所受应力基本一致。

3.3瞬态热应力分析

通过计算可以看出，在壳体瞬间受到210℃的高温时，上进下出结构壳体所受应力水平均高于上进上出结构且应力越大的部位应力值相差越大。

3.4应力评定结果

从上面的分析可以看出，同一壳体在承受不同载荷的作用和上进上出壳体与上进下出壳体承受同一载荷的作用时，高水平应力的部位是不同的，所产生的危险截面和危险点的位置是不同的。

4、结语

（1）基于ANSYS有限元强度分析，可以比较准确的了解壳体的应力和位置，从而找到危险截面和危险点的位置，进行较精确的强度计算。（2）可以通过ANSYS有限元强度分析，可以为壳体优化设计和工艺强化设计提供参考依据。

参考文献

[1]沈阳水泵研究所.叶片泵设计手册.北京.机械工业出版社.1983

[2]关醒凡.现代泵理论与设计.北京.中国宇航出版社.1995

作者简介

王燕鑫：出生年：1988年；籍贯：甘肃；最高學历：大学本科；目前职称：助理工程师；研究方向：水力机械.