斷電事故下核主泵流動及振動特性研究.pdf

1、目前，國內在建和運行的反應堆核主泵均依賴進口，核主泵是我國核電技術自主化和設備國產化的瓶頸。核主泵作為反應堆一回路壓力邊界的組成部分，又是核島內唯一的關鍵旋轉設備，要求在高溫、高壓、放射性環(huán)境下長期、安全、可靠地運行，技術難度極高。本文針對核主泵在斷電情況下的流動及振動特性開展了研究。 本文圍繞核主泵設計、制造等相關問題進行深入的調研，重點比較了美國ASME-III和法國RCC-M標準之間的區(qū)別，對國內外核電標準、安全評價、關鍵

2、技術等的發(fā)展情況進行了綜述，對國內核主泵設計、制造及標準建立具有一定的參考價值。 采用Pro/E軟件邊界混合功能對核主泵葉輪葉片進行三維建模，用Ansys軟件對葉輪、轉子進行了模態(tài)分析，獲得它們的固有頻率及振動型式，并進一步計算了轉子的臨界轉速、轉動慣量等重要安全評價參數，為今后對轉子系統的動力響應分析及地震響應分析奠定基礎。 通過核主泵的斷電試驗測得了瞬態(tài)振動、惰轉流量、惰轉轉速等數據，得出了斷電事故情況下核主泵流量、

3、轉速的惰轉規(guī)律曲線以及軸承座、轉軸的振動特性曲線，試驗表明，斷電事故對核主泵流動及振動都造成一定的影響，并對今后核主泵安全穩(wěn)定運行存在潛在危害，試驗結果有助于認識核主泵在發(fā)生斷電事故時的運行特性；進一步對惰轉流量曲線、惰轉轉速曲線進行了四次多項式擬合，擬合結果作為接下來流場模擬的初始條件輸入。 對核主泵全三維流場進行了模擬，得到了正常運行、偏離運行工況及斷電事故工況下的泵內流動特性，獲得了包括葉輪、導葉、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損失，此正是泵內最容易發(fā)生汽蝕的部位，因此在設計時應引起足夠重視；通過研究進一步獲得了核主泵流量Q—壓頭H、流量Q—效率 等特性曲線，與試驗特性曲線比較發(fā)現，在偏離運行工況時誤差較大，這可能是在由于泵殼軸向進、徑向出的特殊形狀導致了在偏離運行工況時產生更多流動損失所致；再通過表面積分功能獲得了葉輪軸向受力的變化情況，