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鍵的專設安全設備之一。當核電站內(nèi)發(fā)生嚴重事故時，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)值計算相結合的方法對噴淋泵進行了水力性能優(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)地總結了國內(nèi)外核電用泵、導葉設計

2、方法、熱沖擊計算和地震動計算等的問題研究現(xiàn)狀。
　　2.設計了噴淋泵的誘導輪、葉輪和導葉，其中導葉采用改進的包角兩翼變換方法設計。對設計結果進行了CFD分析，結果表明:噴淋泵葉輪與導葉交界處存在大量漩渦;導葉內(nèi)的流動損失最大，占總流動損失的58.88％，因此有必要對導葉進行水力性能優(yōu)化。
　　3.以導葉進口形狀、外緣型線走勢、導葉進口安放角、導葉出口安放角、導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，建立了一種流道式導葉水力優(yōu)化方法。采用該方法對導葉設計結果進行了優(yōu)化，并進行了數(shù)值驗證。結果表明:設計工況下，導葉內(nèi)的損失減小了40.6％，泵效率由原來的62.38％提高到70.09％。
　　4.采用有限元技術分析了熱沖擊下噴淋泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)及外殼體的應力分布規(guī)律。結果表明:轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在熱沖擊的作用過程中，熱應力遠大于機械應力;所有轉(zhuǎn)子部件的高熱應力集中區(qū)域均沿著輪轂分布，而機械應力的高應力區(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)和外殼體進行了模態(tài)計算和地震動計算，結果表明:噴淋泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為非剛性結構，噴淋泵殼體為剛體結構;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)應力集中于軸承處;外殼體高應力集中區(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果，采用ASME標準對噴淋泵進行安全性評定，結果表明:噴淋泵滿足事故工況準則;噴淋泵結構體