核電站用噴淋泵水力性能優(yōu)化及安全性分析.pdf

1、安全殼噴淋泵是核電站中關(guān)鍵的專(zhuān)設(shè)安全設(shè)備之一。當(dāng)核電站內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重事故時(shí)，噴淋泵就會(huì)噴淋冷凝蒸汽以降低安全殼內(nèi)溫度和壓力，使其低于警戒值，阻止放射性物質(zhì)泄漏。研制出高水力性能、高安全性的安全殼噴淋泵是核電用泵國(guó)產(chǎn)化的主要目標(biāo)之一。因此，本文以1000MW級(jí)核電站用安全殼噴淋泵為研究對(duì)象，采用理論分析和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法對(duì)噴淋泵進(jìn)行了水力性能優(yōu)化和安全性分析，主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:
　　1.較為系統(tǒng)地總結(jié)了國(guó)內(nèi)外核電用泵、導(dǎo)葉設(shè)計(jì)

2、方法、熱沖擊計(jì)算和地震動(dòng)計(jì)算等的問(wèn)題研究現(xiàn)狀。
　　2.設(shè)計(jì)了噴淋泵的誘導(dǎo)輪、葉輪和導(dǎo)葉，其中導(dǎo)葉采用改進(jìn)的包角兩翼變換方法設(shè)計(jì)。對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了CFD分析，結(jié)果表明:噴淋泵葉輪與導(dǎo)葉交界處存在大量漩渦;導(dǎo)葉內(nèi)的流動(dòng)損失最大，占總流動(dòng)損失的58.88％，因此有必要對(duì)導(dǎo)葉進(jìn)行水力性能優(yōu)化。
　　3.以導(dǎo)葉進(jìn)口形狀、外緣型線(xiàn)走勢(shì)、導(dǎo)葉進(jìn)口安放角、導(dǎo)葉出口安放角、導(dǎo)葉包角和外緣型線(xiàn)形狀等6個(gè)參數(shù)作為優(yōu)化變量，以導(dǎo)葉內(nèi)流動(dòng)損失最小、

3、噴淋泵水力效率最高為優(yōu)化目標(biāo)，建立了一種流道式導(dǎo)葉水力優(yōu)化方法。采用該方法對(duì)導(dǎo)葉設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了優(yōu)化，并進(jìn)行了數(shù)值驗(yàn)證。結(jié)果表明:設(shè)計(jì)工況下，導(dǎo)葉內(nèi)的損失減小了40.6％，泵效率由原來(lái)的62.38％提高到70.09％。
　　4.采用有限元技術(shù)分析了熱沖擊下噴淋泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)及外殼體的應(yīng)力分布規(guī)律。結(jié)果表明:轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在熱沖擊的作用過(guò)程中，熱應(yīng)力遠(yuǎn)大于機(jī)械應(yīng)力;所有轉(zhuǎn)子部件的高熱應(yīng)力集中區(qū)域均沿著輪轂分布，而機(jī)械應(yīng)力的高應(yīng)力區(qū)域則集中在葉片

4、與輪轂或前后蓋板交界處;外殼體最大熱應(yīng)力處位于殼體與泵座的交界處。
　　5.對(duì)噴淋泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和外殼體進(jìn)行了模態(tài)計(jì)算和地震動(dòng)計(jì)算，結(jié)果表明:噴淋泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為非剛性結(jié)構(gòu)，噴淋泵殼體為剛體結(jié)構(gòu);轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和外殼體，在振動(dòng)上均以水平方向?yàn)橹?轉(zhuǎn)子系統(tǒng)應(yīng)力集中于軸承處;外殼體高應(yīng)力集中區(qū)域靠近泵座與殼體交界處。
　　6.基于熱沖擊分析和地震動(dòng)計(jì)算結(jié)果，采用ASME標(biāo)準(zhǔn)對(duì)噴淋泵進(jìn)行安全性評(píng)定，結(jié)果表明:噴淋泵滿(mǎn)足事故工況準(zhǔn)則;噴淋泵結(jié)構(gòu)體