[發(fā)明專利]一種核主泵的惰轉(zhuǎn)模型葉輪水力設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610008708.0
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN105545799A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王秀禮;鐘華舟;盧永剛;王洋;朱榮生
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: F04D29/22
• 分類號: F04D29/22;F04D29/24
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于流體機械領(lǐng)域，涉及一種核主泵葉輪的水力設(shè)計方法，特別涉及一種核主泵 的惰轉(zhuǎn)模型葉輪水力設(shè)計方法。

背景技術(shù)

核主泵，又叫核反應(yīng)堆冷卻劑泵，是反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的主要設(shè)備之一，它位于核反應(yīng) 堆與蒸汽發(fā)生器之間，它的主要作用有以下幾個：在主系統(tǒng)充水時,主泵被用來趕氣；在開堆 前，為了達到開堆要求的溫度條件用主泵進行循環(huán)升溫；在反應(yīng)堆正常運行時，把流出蒸發(fā) 器的冷卻劑重新送回反應(yīng)堆加熱，確保一回路冷卻劑循環(huán)以冷卻堆芯。核主泵是核島內(nèi)部唯 一旋轉(zhuǎn)的設(shè)備，被稱為核電站的心臟，是一回路的主要壓力邊界，它強調(diào)壓力邊界的完整性 和在特殊工況下的運行的可靠性。長時間安全穩(wěn)定運行對冷卻堆芯和防止核電站發(fā)生事故都 具有極為重大的意義。核主泵在全廠斷電事故時，因失去電源而停止運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致通過堆芯的 冷卻劑流量突然減少，給反應(yīng)堆的安全帶來威脅，為了保障核安全,使斷電事故狀態(tài)下反應(yīng)堆 不至達到泡核沸騰狀態(tài)，通常要求核主泵有一定的轉(zhuǎn)動慣量，斷電后的核主泵有一定的惰轉(zhuǎn) 時間，使泵在斷電后的短時間內(nèi)還提供足夠的慣性流量來排除反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量，為此，核 主泵需要設(shè)置飛輪來增加泵轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。核主泵機組的轉(zhuǎn)動慣量主要由飛輪提供，惰轉(zhuǎn) 時間主要由飛輪的轉(zhuǎn)動慣量大小決定，同時也需要考慮葉輪的轉(zhuǎn)動慣量對惰轉(zhuǎn)的影響。現(xiàn)階 段，針對核主泵惰轉(zhuǎn)過程的研究主要集中在飛輪的轉(zhuǎn)動慣量對其的影響，而葉輪轉(zhuǎn)動慣量的 影響對其的影響研究甚少。因而，現(xiàn)階段所建立的核主泵惰轉(zhuǎn)模型忽略了葉輪轉(zhuǎn)動慣量對惰 轉(zhuǎn)過程的影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對核主泵惰轉(zhuǎn)模型忽略葉輪轉(zhuǎn)動慣量對惰轉(zhuǎn)過程的影響，本發(fā)明提供一種核主泵的惰 轉(zhuǎn)模型葉輪水力設(shè)計方法。通過在設(shè)計核主泵葉輪過程中，同時考慮核主泵的葉輪幾何參數(shù) 對運行性能和葉輪轉(zhuǎn)動慣量的影響。核主泵斷電惰轉(zhuǎn)情況下，核主泵主要依靠機組的轉(zhuǎn)動慣 量來維持運轉(zhuǎn)，葉輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)大小不但影響葉輪內(nèi)部流動并且影響葉輪的轉(zhuǎn)動慣量分布， 因而從葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)大小來改善葉輪內(nèi)部流動和機組的轉(zhuǎn)動慣量的分布來優(yōu)化惰轉(zhuǎn)過程，使 惰轉(zhuǎn)的有效時間盡可能延長。

實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：

1、飛輪的轉(zhuǎn)動慣量I₀,由以下公式確定：

I0=m2(r2+dh2)]]>

式中：

I₀—飛輪轉(zhuǎn)動慣量，N﹒m；

m—飛輪的質(zhì)量，kg；

r—飛輪外徑，m；

d_h—飛輪的軸徑，m；

2、整個核主泵機組的轉(zhuǎn)動慣量I,由以下公式確定：

式中：

I—機組轉(zhuǎn)動慣量，N﹒m；

I₀—飛輪轉(zhuǎn)動慣量，N﹒m；

D₀—葉輪進口直徑，m；

D₂—葉輪出口直徑，m；

β₂—葉片出口安放角，°；

—葉片包角，°；

Z—葉片數(shù)，枚；

g—重力加速度，N/kg；

ρ—葉輪材料密度，kg/m³；

b₂—葉輪出口寬度，m；

3、核主泵葉輪進口直徑D₀，由下式公式確定：