[發(fā)明專利]核主泵全特性葉輪的多工況點(diǎn)設(shè)計(jì)法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310069630.X
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103104543A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王秀禮;朱榮生;付強(qiáng);袁壽其;龍?jiān)?/a>
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: F04D29/18
• 分類號: F04D29/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種核主泵全特性葉輪的多工況點(diǎn)設(shè)計(jì)法，可以在核主泵各種正常工況和過渡工況設(shè)計(jì)葉輪時(shí)使用，也可以在核主泵的低比轉(zhuǎn)數(shù)工況和高比轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)葉輪時(shí)使用，尤其適用于對失水事故時(shí)核主泵性能參數(shù)要求嚴(yán)格的情況使用。

背景技術(shù)

核反應(yīng)堆冷卻劑主循環(huán)泵簡稱核主泵，是確保核電站安全和可靠運(yùn)行的最關(guān)鍵動(dòng)力設(shè)備，屬于核I級泵，是核島內(nèi)唯一旋轉(zhuǎn)設(shè)備，也是一回路的壓力邊界之一。核主泵長期穩(wěn)定安全地運(yùn)行對冷卻堆芯、以及防止核電站事故的發(fā)生尤為重要，因此核主泵常被喻為核電站的心臟。核反應(yīng)堆在滿功率情況下運(yùn)行，核主泵進(jìn)口段冷卻劑管道突然發(fā)生破裂導(dǎo)致失水事故(LOCA)的發(fā)生而引起主冷卻劑流失，使整個(gè)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力整體下降。失水事故是指一回路壓力邊界產(chǎn)生破口或發(fā)生破裂，一部分或大部分冷卻劑泄露的事故。當(dāng)破口在熱管段，且破口尺寸持續(xù)增大時(shí)，核主泵將在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生由泵工況到制動(dòng)工況的瞬變過渡過程，同時(shí)伴隨流量逐步減小。當(dāng)破口在冷管段，且破口尺寸持續(xù)增大時(shí)，核主泵將在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生流量突增的瞬變過渡過程。

目前，除少數(shù)核主泵采用離心式葉輪或軸流式葉輪外，大多數(shù)核主泵都采用混流式葉輪，因?yàn)檫@種葉輪可以在大流量的同時(shí)，達(dá)到比較高的揚(yáng)程。核主泵具有陡降的性能曲線，這種特性有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)實(shí)際的主冷卻劑系統(tǒng)阻力低于計(jì)算值時(shí)，主泵的流量變化較小。混流泵的結(jié)構(gòu)和性能介于軸流泵和離心泵之間，是一種吸取離心泵和軸流泵優(yōu)點(diǎn)，補(bǔ)償兩方面缺點(diǎn)的理想模型。公知的混流泵葉輪設(shè)計(jì)常采用速度系數(shù)法，但是在事故工況時(shí)，核主泵的運(yùn)行情況十分復(fù)雜，導(dǎo)致核主泵實(shí)際運(yùn)行工況偏移，所以單一的以水泵工況參數(shù)設(shè)計(jì)核主泵葉輪不能滿足核電站安全穩(wěn)定運(yùn)行要求。

為了使核主泵能夠在各種正常工況和過渡工況運(yùn)行，保證核電站在事故工況下安全穩(wěn)定運(yùn)行，提出一種核主泵全特性葉輪的多工況點(diǎn)設(shè)計(jì)法是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

為了使核主泵能夠在各種正常工況和過渡工況運(yùn)行，本發(fā)明提供了一種核主泵全特性葉輪的多工況點(diǎn)設(shè)計(jì)法。用本發(fā)明設(shè)計(jì)的葉輪幾何參數(shù)不僅滿足水泵工況的運(yùn)行要求，同時(shí)滿足水輪機(jī)工況運(yùn)行要求，也可以在核主泵的低比轉(zhuǎn)數(shù)工況和高比轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)葉輪時(shí)使用，尤其適用于失水事故時(shí)核主泵的全特性要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

水泵工況對核主泵的選擇起決定性作用，所有核主泵葉輪的設(shè)計(jì)過程和常規(guī)水泵是很相近的，但在事故時(shí)下核主泵將處于復(fù)雜的過渡工況，需考慮水輪機(jī)工況對核主泵安全運(yùn)行的影響。在設(shè)計(jì)核主泵葉輪時(shí)，根據(jù)泵對最優(yōu)效率工況點(diǎn)的流量QBEP、最優(yōu)效率工況點(diǎn)的揚(yáng)程HBEP、葉輪轉(zhuǎn)速n、最優(yōu)效率工況點(diǎn)的比轉(zhuǎn)數(shù)nsBEP、第i個(gè)工況點(diǎn)流量Qi、第i個(gè)工況點(diǎn)揚(yáng)程Hi的要求來設(shè)計(jì)計(jì)算葉輪葉片的幾何參數(shù)，其特征是：采用速度系數(shù)法設(shè)計(jì)核主泵葉輪將得到Q-H性能曲線的表達(dá)式，同時(shí)得到核主泵葉輪的幾何參數(shù)，利用該表達(dá)式可以計(jì)算各工況點(diǎn)與Q-H性能曲線之間的揚(yáng)程差ΔHi，在此基礎(chǔ)上，重新建立ΔHi與幾何參數(shù)之間的關(guān)系，得到各個(gè)工況點(diǎn)性能與核主泵葉輪幾何參數(shù)之間的關(guān)系，并考慮到事故時(shí)水輪機(jī)工況運(yùn)行對核主泵葉輪性能的要求，將核主泵葉輪的幾何參數(shù)與不同工況點(diǎn)的性能參數(shù)聯(lián)系到一起，使核主泵的實(shí)際運(yùn)行性能曲線與所要求性能曲線一致。

基本設(shè)計(jì)參數(shù)：

最優(yōu)效率工況點(diǎn)流量Q_BEP(m³/s)

最優(yōu)效率工況點(diǎn)揚(yáng)程H_BEP(m)

額定轉(zhuǎn)速n(r/min)

1.比轉(zhuǎn)數(shù)n_s

ns=3.65nQH0.75---(1)]]>

2.葉輪進(jìn)口直徑D₀