斷電事故下核主泵流動(dòng)及振動(dòng)特性研究.pdf

1、目前，國(guó)內(nèi)在建和運(yùn)行的反應(yīng)堆核主泵均依賴(lài)進(jìn)口，核主泵是我國(guó)核電技術(shù)自主化和設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的瓶頸。核主泵作為反應(yīng)堆一回路壓力邊界的組成部分，又是核島內(nèi)唯一的關(guān)鍵旋轉(zhuǎn)設(shè)備，要求在高溫、高壓、放射性環(huán)境下長(zhǎng)期、安全、可靠地運(yùn)行，技術(shù)難度極高。本文針對(duì)核主泵在斷電情況下的流動(dòng)及振動(dòng)特性開(kāi)展了研究。 本文圍繞核主泵設(shè)計(jì)、制造等相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行深入的調(diào)研，重點(diǎn)比較了美國(guó)ASME-III和法國(guó)RCC-M標(biāo)準(zhǔn)之間的區(qū)別，對(duì)國(guó)內(nèi)外核電標(biāo)準(zhǔn)、安全評(píng)價(jià)、關(guān)鍵

2、技術(shù)等的發(fā)展情況進(jìn)行了綜述，對(duì)國(guó)內(nèi)核主泵設(shè)計(jì)、制造及標(biāo)準(zhǔn)建立具有一定的參考價(jià)值。 采用Pro/E軟件邊界混合功能對(duì)核主泵葉輪葉片進(jìn)行三維建模，用Ansys軟件對(duì)葉輪、轉(zhuǎn)子進(jìn)行了模態(tài)分析，獲得它們的固有頻率及振動(dòng)型式，并進(jìn)一步計(jì)算了轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等重要安全評(píng)價(jià)參數(shù)，為今后對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)分析及地震響應(yīng)分析奠定基礎(chǔ)。 通過(guò)核主泵的斷電試驗(yàn)測(cè)得了瞬態(tài)振動(dòng)、惰轉(zhuǎn)流量、惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)，得出了斷電事故情況下核主泵流量、

3、轉(zhuǎn)速的惰轉(zhuǎn)規(guī)律曲線以及軸承座、轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)特性曲線，試驗(yàn)表明，斷電事故對(duì)核主泵流動(dòng)及振動(dòng)都造成一定的影響，并對(duì)今后核主泵安全穩(wěn)定運(yùn)行存在潛在危害，試驗(yàn)結(jié)果有助于認(rèn)識(shí)核主泵在發(fā)生斷電事故時(shí)的運(yùn)行特性；進(jìn)一步對(duì)惰轉(zhuǎn)流量曲線、惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速曲線進(jìn)行了四次多項(xiàng)式擬合，擬合結(jié)果作為接下來(lái)流場(chǎng)模擬的初始條件輸入。 對(duì)核主泵全三維流場(chǎng)進(jìn)行了模擬，得到了正常運(yùn)行、偏離運(yùn)行工況及斷電事故工況下的泵內(nèi)流動(dòng)特性，獲得了包括葉輪、導(dǎo)葉、泵殼、泵軸向切面、徑向切

4、面等的壓力、速度矢量、粒子跡線等直觀圖形，研究表明，在葉片背面中下部靠近輪轂處存在低壓區(qū)，此部位存在明顯的回流及較大的流動(dòng)損失，此正是泵內(nèi)最容易發(fā)生汽蝕的部位，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起足夠重視；通過(guò)研究進(jìn)一步獲得了核主泵流量Q—壓頭H、流量Q—效率 等特性曲線，與試驗(yàn)特性曲線比較發(fā)現(xiàn)，在偏離運(yùn)行工況時(shí)誤差較大，這可能是在由于泵殼軸向進(jìn)、徑向出的特殊形狀導(dǎo)致了在偏離運(yùn)行工況時(shí)產(chǎn)生更多流動(dòng)損失所致；再通過(guò)表面積分功能獲得了葉輪軸向受力的變化情況，