余熱排出泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與可靠性研究.pdf

1、余熱排出泵是核電站一回路余熱排出系統(tǒng)的重要組成部分，在高溫高壓的環(huán)境中運(yùn)行，對(duì)泵的可靠性和使用壽命有嚴(yán)格的要求。目前對(duì)余熱排出泵的運(yùn)行可靠性研究比較少，因此，對(duì)余熱排出泵的可靠性研究有其重要意義。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　(1)余熱排出泵結(jié)構(gòu)及水力設(shè)計(jì)。介紹了余熱排出泵的結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行環(huán)境及設(shè)計(jì)要求。對(duì)葉輪、導(dǎo)葉及壓水室進(jìn)行水力設(shè)計(jì)，繪制木模圖，葉輪設(shè)計(jì)成閉式葉輪，采用徑向?qū)~，壓水室設(shè)計(jì)成環(huán)形結(jié)構(gòu)。
　　(2)余

2、熱排出泵數(shù)值模擬。應(yīng)用CFX軟件對(duì)余熱排出泵進(jìn)行全流場(chǎng)數(shù)值模擬，分析不同工況下余熱排出泵的內(nèi)部流動(dòng)特性。從壓水室數(shù)值模擬的壓力云圖可以看出，隨著流量的增大而壓力逐漸減小;在小流量工況下，葉輪內(nèi)均有不同程度的漩渦。余熱排出泵性能預(yù)測(cè):額定工況點(diǎn)揚(yáng)程83.1m，效率79.1％，均滿足設(shè)計(jì)要求。
　　(3)余熱排出泵壓水室可靠性研究。根據(jù)核電規(guī)范，作用于壓水室的載荷主要包括內(nèi)壓、熱應(yīng)力和接管載荷，分別計(jì)算壓水室在以上三種載荷下的應(yīng)力分布

3、，得出最大薄膜應(yīng)力為90Mpa，小于1.1倍許用應(yīng)力，同時(shí)最大薄膜應(yīng)力+彎曲應(yīng)力為192.6Mpa，小于1.65倍許用應(yīng)力，壓水室滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，保證了余熱排出泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
　　(4)余熱排出泵轉(zhuǎn)子可靠性研究。應(yīng)用Ansys workbench軟件對(duì)余熱排出泵葉輪進(jìn)行熱分析，葉輪出口處熱變形0.273mm，口環(huán)上熱變形0.174mm，均小于許用變形量。對(duì)泵轉(zhuǎn)子進(jìn)行模態(tài)分析，計(jì)算出泵轉(zhuǎn)子的固有頻率以及臨界轉(zhuǎn)速，分析泵運(yùn)行過程

4、中轉(zhuǎn)子發(fā)生共振的可能性，模態(tài)分析表明:泵轉(zhuǎn)子固有頻率為121.0Hz，水力激振頻率為173.8Hz，水力激振頻率在固有頻率的危險(xiǎn)范圍（±10％）之外;泵轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速最大值為7410r/min，最小值為7122r/min，均大于額定轉(zhuǎn)速1490r/min，滿足可靠性要求。
　　(5)余熱排出泵外特性試驗(yàn)研究。試驗(yàn)表明，額定工況下泵揚(yáng)程81.83m，效率79.6％，比設(shè)計(jì)效率提高3.6個(gè)百分點(diǎn)。將試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，數(shù)