maplantsМашины и установки: проектирование, разработка и эксплуатацияMachines and Plants: Design and Exploiting2412-592XМОО "Стратегия объединения"maplants-18Research ArticleМАШИНОВЕДЕНИЕMACHINE SCIENCEИзготовление элементов проточной части модели бустерного s-насоса двустороннего действияManufacturing Hydraulic Components for the Primary Double Entry S-Pump ModelКупцовС. Ю.KuptsovS. Iu.

Moscow

kuptsov_semen@list.ruМоргуновГ. М.MorgunovG. M.

Moscow

ggm@mpei.ruНациональный исследовательский университет "МЭИ"РоссияNational Research University "Moscow Power Engineering Institute"Russian Federation201517062016043343Copyright © Купцов С.Ю., Моргунов Г.М., 20162016Купцов С.Ю., Моргунов Г.М.Kuptsov S.I., Morgunov G.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.maplants-journal.ru/jour/article/view/18

Излагается процесс изготовления элементов проточной части полирядного лопастного насоса с s-образной меридиональной проекцией и элементами подвода и отвода в форме эвольвенты. Приведена конструкция опытной модели бустерного s-насоса двустороннего действия. В основу конструкции заложена картриджная концепция агрегата. Изложены результаты численного моделирования рабочего процесса проточной части модели. Описана технология изготовления элементов проточной части насоса из высокопрочного ABS пластика с применением 3D-принтера с последующей процедурой поверхностного упрочнения готовых изделий в парах ацетона. Показаны изготовленные детали рабочих органов активной части насоса: колесо рабочее, аппарат направляющий, шнек. DOI: 10.7463/aplts.0415.0793275

The article describes a new design of the primary pump to run in powerful units (more than 1 GW) of power plants. The new construction has some advantages such as compactness, theoretical lack of radial and axial forces, and high efficiency in a wide range of flow. The abovementioned advantages can be possible owing to applying an innovative shape of the pump flow path. An impeller with the guide vanes forms the three-row single stage in the each row axial double entry blade system. The inlet and outlet parts have a shape of the involute that can ensure (according to calculated data) the efficiency and stability in a wide range of flow because of a lack of the spiral parts. The results of numerical calculations of the pump working flow theoretically confirm that demanding parameters of the pump (H=286 m; Q=1,15 m3 /s) can be obtained with competitive efficiency. To verify the proposed advantages of the construction, there was decision made to conduct the real physical experiment. For this purpose the small model of a real pump was designed with parameters H=14 m, Q=13 l/s. Construction of the pump model has a cartridge conception. In addition, there is a possibility for quick replacement of the some parts of the blade system in case of operational development of the pump. In order to obtain hydraulic characteristics of the pump to say nothing of the electromotor the torque gauge coupling is used. Numerical calculations for the pump model were also performed which confirm the operability. For manufacturing of the blade system the new perspective technology is applied. The main hydraulic components (impellers and guide vanes) are made of ABS plastic by using 3D-printer. According to this technology parts are made layer by layer by means of welded plastic filament. Using this method the satisfactory tolerance (approximately ±0,3 mm) of the parts was obtained. At that moment, it is possible to create the parts with the maximum size no higher than 150 mm. Immersing finished parts in acetone vapor enable us to increase the surface strength and reduce roughness. At this stage of the work some plastic parts are ready for assembling operation. Now manufacturing of other plastic parts of the blade system is under way along with pre-production of the rotor and stator components.

изготовлениеэвольвентапрототипированиечисленное моделирование3D-принтерколесо рабочееS-насосполирядный насосABS-пластикаппарат направляющийфизический экспериментs-pumpinvolute3D-printerABS plasticnumerical calculationimpellerguide vanesmulti-row pumpphysical experimentmanufacturingprototypingReferencesКупцов С.Ю., Моргунов Г.М. Результаты расчетно-теоретического исследования рабочего процесса проточной части лопастной системы бустерного S-насоса двустороннего действия // Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика: 17-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов (Декабрь 2013 г): сборник докладов / М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013. С. 78-85.Kuptsov S.Yu., Morgunov G.M. Results of the numerical simulation of the flow path of the primary double entry s-pump. Gidromashiny, gidroprivody i gidropnevmoavtomatika: 17-aya Mezhdunarodnaya nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya studentov i aspirantov. Dekabr' 2013 g: Sbornik dokladov [Hydraulic machines, hydraulic drive, hydraulic and pneumatic automation. 17th international science technical conference for students and graduate. Collection of reports. Moscow, BMSTU Publ., pp. 78-85. (in Russian)Моргунов Г.М. Лопастные машины для жидкостей и газов с увеличенной плотностью полезно используемой энергией // Вестник МЭИ. 2007. №4. С. 5-13.Morgunov G.M. Vane machines for liquids and gases with increaseed density of the efficiency. Vestnik MEI = Herald of the MPEI, 2007, no. 4, pp. 5-13. (in Russian).Купцов С.Ю., Моргунов Г.М. Подводящее устройство с эвольвентной образующей для насосных установок // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Двадцатая межд. науч. техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 4 т. Т. 4. М.: Издательский дом МЭИ, 2014. С. 190.Kuptsov S.Yu., Morgunov G.M. Involute shaped inlet for pump installations. Radioelektronika, elektrotekhnika i energetika: Dvadtsataya mezhd. nauch. tekhn. konf. studentov i aspirantov: Tez. dokl. T. 4 [Electronics, Electrical and Power Engineering. 20th international science technical conference for students and graduate. Collection of reports], Moscow, Publishing house MPEI, 2014, vol. 4, 190 p. (in Russian).Моргунов Г.М. Парадигмы насосов питательной системы мощных энергоблоков. Теплоэнергетика, 2013, №2, C. 118-128.Morgunov G.M. Pump paradigm of feed system on power unit. Teploenergetika = Thermal Engineering, , 2013, no. 2, pp. 118-128 (in Russian).Бушзипер П. Концепция конструкции питательных насосов фирмы SULZER / Вестник ЮУрГУ, 2005, №1, с. 65 - 72.Bushziper P. Conception of the SULZER feed pump construction. Vestnik SUSU = Bulletin of the South Ural State University, 2005, iss. 1, pp. 65-72 (in Russian).ANSYS CFX-Solver Modeling Guide. Release 14.5, October 2012.ANSYS CFX-Solver Modeling Guide. Release 14.5, October 2012.Funaba Y., Sato T., Suzuki S., Terunuma A., Nagahara T. Unsteady Fluid Flow Analisis as Applied to the Internal Flow in a Pump using ANSYS CFX. Hitachi Plant Technologies, Ltd. // 2006 Ansys - Simulation Driven Product Development. Режимдоступа: http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/confpaper/2006-Int-ANSYS-Conf-235.pdf (датаобращения 17.07.2015).Funaba Y., Sato T., Suzuki S., Terunuma A., Nagahara T. Unsteady Fluid Flow Analisis as Applied to the Internal Flow in a Pump using ANSYS CFX . Hitachi Plant Technologies, Ltd. 2006 Ansys – Simulation Driven Product Development: website. Available at: http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/confpaper/2006-IntANSYS-Conf-235.pdf, accessed 17.07.2015.Кулебякин А.А., Ореховская Н.А. Новые технологии. Развитие 3D-печати: перспективы и последствия // Молодежный научно-технический вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн., 2015. №3Kulebiakin A.A., Orehovskya N.A. New technology. Development of the 3D-printing: prospects and consequences. Molodezhnyi nauchno-tekhnicheskii vestnik MGTU im. N.E. Baumana = Youth Science and Technology Herald of the Bauman MSTU, 2015, no. 3 (in Russian).Матюшкин Л.Б., Пермяков Н.В. Применение технологий 3D-печати в обеспечении профессионально-ориентированной подготовки кадров в интересах наноиндустрии // Биотехносфера. 2013. №3 (27), С. 38-47.Matushkin L.B., Permiakov N.V. Applying of the 3D-printing in providing of professionally oriented stuff training for nanoindustry. Biotekhnosfera = Biotechnosphere, 2013, no. 3(27), pp. 38-47. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.