核主泵启动过程水力特性研究

发布时间：2020-04-09 13:26

【摘要】：我国引进的AP1000三代核电技术的反应堆冷却剂泵(简称核主泵)采用变频启动方式,不同于其它核电技术。在AP1000启动过程中,核主泵的运行温度发生显著变化,导致其物性参数大幅变化。为保证启动过程安全,核主泵的最高转速被限制为88%额定转速,但关于其设定方法未见文献报道。为此,根据AP1000启动过程的参数设定,针对自主设计水力模型展开核主泵启动过程水力特性研究,探索核主泵启动过程最高限制转速的设定方法。采用湍流模拟方法研究了核主泵启动过程中流场的压力脉动特性。利用混合网格技术对模型各个部件进行了网格无关性验证,得到了合适的网格数量及良好的网格质量,并依据缩尺模型的外特性试验数据对计算结果可靠性进行了初步验证。流场统计分析表明:当核主泵运行温度升高,叶轮及导叶流道的压力分布更为均匀,叶轮和导叶之间的动静干涉强度减弱,而压水室的压力脉动强度整体上有所增强;当转速提高,叶轮出口的压力整体增强,局部高压和低压区的面积变大,压水室内的压力能增大,动静干涉处的脉动强度增强。结合基于相似定律的理论推导与湍流模拟方法得到了核主泵启动过程中水力及水动力性能的变化规律。结果表明:在AP1000的升温过程中,核主泵的扬程和效率受物性变化影响较小,而轴功率和载荷受物性变化影响较大;轴功率和轴向力随转速提升至最高限制转速时达到第一个峰值点,此后随温度升高而回落,最后随转速升至额定转速时达到第二个峰值点。因此有必要对核主泵启动过程的最高转速进行限制。基于载荷和功率安全考虑,推导了核主泵启动过程最高限制转速的设定方法,经AP1000的现行参数和数值计算结果的验证,发现基于载荷安全的设定方法是可行的。进一步得到CAP1400核主泵在启动过程最高限制转速的设定值,为我国自主设计CAP1400主泵的启动过程中最高转速设定提供参考依据。
【图文】：

结构图,结构图,同步转速,设计温度

参数如表３．１所示。几何模型如图３．１所示，，图３．１中的３倍管餐延是为了减弱进出口边界对计算结果的影响ＰＵ。逡逑表３．１模型设计参数逡逑Ｔａｂ．３．１邋Ｄｅｓｉｇｎ邋ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ邋ｏｆ邋ｍｏｄｅｌ逡逑流量逦扬程邋同步转速邋设计压力邋设计温度邋数逡逑Ｑｄ邋（ｍ＾／ｈ）邋Ｈｄ邋（ｍ）邋ｎｊ邋（ｒｐｍ）邋化（ＭＰａ）邋。（Ｋ）逡逑值逦１７８８６逦＞１１１．３逦１８００逦１７．２逦６１６

网格图,压水室,入口段,出口段

３．１计算模型网格划分逡逑文中采用的计算模型为课题姐自主设计的ＡＰ１０００主果水为模型，其主要逡逑设计参数如表３．１所示。几何模型如图３．１所示，图３．１中的３倍管餐延长段的逡逑设置是为了减弱进出口边界对计算结果的影响ＰＵ。逡逑表３．１模型设计参数逡逑Ｔａｂ．３．１邋Ｄｅｓｉｇｎ邋ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ邋ｏｆ邋ｍｏｄｅｌ逡逑流量逦扬程邋同步转速邋设计压力邋设计温度邋比转速逡逑参数逡逑Ｑｄ邋（ｍ＾／ｈ）邋Ｈｄ邋（ｍ）邋ｎｊ邋（ｒｐｍ）邋化（ＭＰａ）邋。（Ｋ）逡逑数值逦１７８８６逦＞１１１．３逦１８００逦１７．２逦６１６逦４巧逡逑图３．１全模型结构图逡逑Ｆｉｇ．３．１邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋化ｅ邋ｍｏｄｅｌ逡逑（ａ）入口段网格逦（ｂ）压水室及出口段网格逡逑图３．２入口段、压水室及出口段网格图逡逑Ｆｉｇ．３．２邋Ｍｅｓｈ邋ｏｆ邋ｉｎｌｅｔ，邋ｐｕｍｐ邋ｃａｓｅ邋ａｎｄ邋0山邋１巧逡逑１５逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM623

【参考文献】