某徑向鉆孔脈沖泵的性能試驗

張承紅，張旭陽

(上海船舶設備研究所，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，將轉速信號轉變為液壓油壓力的轉速感受器。轉速感受器將速度信號轉變為一次控制信號的元件，用于汽輪機機械液壓調節系統。在小型汽輪機中，徑向鉆孔脈沖泵也稱為主油泵。

徑向鉆孔脈沖泵安裝在汽輪機的軸端，隨汽輪機轉子一起轉動。徑向鉆孔脈沖泵有泵輪、穩流網和殼體等組成，其外形結構見圖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入，當汽輪機轉速升高時，油泵出口壓力隨之增高，利用這個油壓升高作為轉速變化訊號，泵的出口油壓為汽輪機調節系統的一次控制信號，驅動調速機構，達到調節汽輪機轉速的目的。

圖1 徑向鉆孔脈沖泵外形圖

1 性能要求

汽輪機調速系統中采用徑向鉆孔脈沖泵出口油壓改變作為轉速變化的信號，希望油壓的變化僅僅只受轉速改變的影響，而不受其他外界干擾的影響，原因如下：汽輪機的調速系統用油量并不是恒定的，油動機動作會使高壓油耗量大量增加，尤其是甩負荷時，需要油動機快速動作，耗油量迅速增加，油泵出口油壓因此而下降。這樣在轉速不變的情況下，由于耗油量的變化，使油泵出口油壓改變會引起調速系統波動，降低調速系統的準確性。

因此，徑向鉆孔脈沖泵作為汽輪機調節系統的信號泵需要具有以下特點：

1）出口油壓僅與轉速有關，壓增正比于轉速的平方：ΔP∝n2。

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

3）額定工況耗功盡可能小，效率高[2]。

2 試驗

2.1 目的

為了解掌握該徑向鉆孔脈沖泵的性能，針對搭建調速部套試驗臺對泵的性能曲線進行測試和研究[3]，測試內容如下。

1）測定主油泵壓增ΔP與轉速n的ΔP-n特性。

2）測定主油泵在規定轉速時壓增ΔP與流量Q的ΔP-Q特性。

3）測定各轉速下主油泵的耗功，為汽輪機熱力計算提供支撐和依據。

2.2 方法

將主油泵轉速分別穩定在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，記錄對應的Q、P1和P0,同時記錄油溫和功率。

2.3 試驗結果

1）主油泵壓增ΔP與轉速n的ΔP-n特性曲線見圖2。

圖2 壓增-轉速ΔP-n 特性曲線

2）主油泵在不同轉速時壓增ΔP與流量Q的ΔP-Q特性曲線見圖3。

圖3 壓增-流量ΔP-Q 特性曲線

3）主油泵功率N與轉速n的N-n特性曲線見圖4。

圖4 功率-轉速N-n 特性曲線

2.4 結果分析

由ΔP-n特性曲線分析，隨著汽輪機轉速從7 000 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，呈現線性增加的趨勢，曲線縱橫角度約45°，線性度良好，壓增正比于轉速的平方(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速的增加相應增加，額定工況8 500 r/min時耗功約76 kW。

3 結論

本徑向鉆孔脈沖泵符合壓增和汽輪機轉速平方成正比的特點，同時它的ΔP-Q特性曲線比較平坦，在工作油量變化范圍內幾乎是一條直線，也即油泵的出口壓力受油量變化影響很小，壓力輸出平穩。因此，該徑向鉆孔泵能滿足汽輪機調節控制信號的使用要求。試驗測定了徑向鉆孔油泵在不同轉速下的耗功，也為汽輪機熱力計算功耗效率的精確計算提供了理論的依據。