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，噴淋泵就會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產(chǎn)化的主要目標(biāo)之一。因此，本文以1000MW級核電站用安全殼噴淋泵為研究對象，采用理論分析和數(shù)值計算相結(jié)合的方法對噴淋泵進(jìn)行了水力性能優(yōu)化和安全性分析，主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　1.較為系統(tǒng)地總結(jié)了國內(nèi)外核電用泵、導(dǎo)葉設(shè)計

2、方法、熱沖擊計算和地震動計算等的問題研究現(xiàn)狀。
　　2.設(shè)計了噴淋泵的誘導(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。對設(shè)計結(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)的流動損失最大，占總流動損失的58.88％，因此有必要對導(dǎo)葉進(jìn)行水力性能優(yōu)化。
　　3.以導(dǎo)葉進(jìn)口形狀、外緣型線走勢、導(dǎo)葉進(jìn)口安放角、導(dǎo)葉出口安放角、導(dǎo)葉包角和外緣型線形狀等6個參數(shù)作為優(yōu)化變量，以導(dǎo)葉內(nèi)流動損失最小、

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。采用該方法對導(dǎo)葉設(shè)計結(jié)果進(jìn)行了優(yōu)化，并進(jìn)行了數(shù)值驗證。結(jié)果表明:設(shè)計工況下，導(dǎo)葉內(nèi)的損失減小了40.6％，泵效率由原來的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)在熱沖擊的作用過程中，熱應(yīng)力遠(yuǎn)大于機械應(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.對噴淋泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和外殼體進(jìn)行了模態(tài)計算和地震動計算，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，在振動上均以水平方向為主;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計算結(jié)果，采用ASME標(biāo)準(zhǔn)對噴淋泵進(jìn)行安全性評定，結(jié)果表明:噴淋泵滿足事故工況準(zhǔn)則;噴淋泵結(jié)構(gòu)體