[發明專利]一種用于主給水調節閥套筒節流窗口的優化方法

有效

• 申請號: 202011550805.5
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112597683B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 錢錦遠;岳陽;吳嘉懿;劉平;李軍業;吳輝;金志江
• 申請（專利權）人: 浙江大學;中核蘇閥科技實業股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06F30/17;G06T17/20;F16K3/24;G06F111/06;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種用于主給水調節閥套筒節流窗口的優化方法，具體如下：構建目標主給水調節閥的三維結構原始模型；在三維結構原始模型中對閥門縱剖面單側的n個節流窗口分別賦予序號；根據n的奇偶性，對tw_i進行優化；通過三維建模軟件逐漸增大|δ|，將w_c＝w_cmin時的|δ|記為|δ|_max；分別建立不同δ對應下且閥芯調節至最大開度處的主給水調節閥的三維結構模型；通過所述計算流體力學軟件，得到不同δ下的閥芯受流體沖擊所產生的不平衡力矩M；將不平衡力矩最小值M_min所對應的δ作為優化后的節流窗口不平衡布置度δ_o，δ_o所對應的套筒結構為優化后的套筒結構。本發明基于數值模擬技術，避免了反復的理論公式計算與實驗校核過程，節省了人力物力消耗。

技術領域

本發明涉及閥門套筒節流窗口優化方法，尤其是涉及一種用于主給水調節閥套筒節流窗口的優化方法，且該方法用于克服閥芯不平衡力矩。

背景技術

主給水調節閥是壓水堆型核電站水位控制系統的重要組成部分，用于調節流入蒸汽發生器的給水流量，從而將蒸汽發生器中的水位保持在合適高度。蒸汽發生器中的水位高度在很大程度上決定了核電站的安全性與經濟性。一回路中自反應堆而來的載熱工質不斷將熱量輸入蒸汽發生器，二回路中由主給水調節閥控制流量的介質水在蒸汽發生器中吸收熱量而蒸發，并最終推動汽輪機與發電機實現發電。從安全性的角度來看，合適的蒸汽發生器水位既可以保證反應堆有足夠的冷量，又可以避免汽輪機葉片因載荷過大而損壞。從經濟性的角度看，合適的蒸汽發生器水位確保了足夠的蒸汽產量從而保證核電站發電量達到目標需求。因此依靠水位控制系統將蒸汽發生器水位維持在合適值，是核電站正常運轉的重要前提之一。雖然很多因素都會影響蒸汽發生器中的水位(如一回路載熱工質流量/溫度，二回路主給水流量，二回路蒸汽流量等)，但是水位控制系統主要通過調節二回路主給水流量，即通過控制主給水調節閥開度，來控制水位。

當前核電站中使用的主給水調節閥基本由直通式閥體與節流窗口型套筒組成。當大流量流體流經主給水調節閥時，會在閥芯底部形成不均勻的壓力分布，進而對閥芯作用不平衡力矩。這種不平衡力矩會使閥芯具有傾覆趨勢，增大閥芯與套筒之間的摩擦力，一方面對閥芯與套筒之間的密封面造成損傷，另一方面阻礙閥芯運動、影響主給水調節閥的控制精度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于主給水調節閥套筒節流窗口的優化方法，能夠在保持主給水調節閥流通能力基本不變的前提下，顯著減小閥芯所受的不平衡力矩，從而提升主給水調節閥控制精度，并通過減小閥芯與套筒之間的密封面損傷從而提升主給水調節閥使用壽命。

本發明所采用的具體技術方案如下：

本發明提供了一種用于主給水調節閥套筒節流窗口的優化方法，其具體如下：

S1：根據目標主給水調節閥的設計文件，通過三維建模軟件構建目標主給水調節閥的三維結構原始模型；以三維結構原始模型中套筒底面的中心點為原點O，建立全局直角坐標系OXYZ；所述全局直角坐標系中，YOZ面與閥門縱剖面重合，Z軸與套筒的軸線重合且其正方向指向套筒頂部，Y軸正方向指向閥門出口；

所述目標主給水調節閥的套筒上沿周向開設有2n個貫通的節流窗口，n為自然數，且n≥2；所有節流窗口關于閥門縱剖面對稱，相鄰節流窗口之間的間隔相同；所述節流窗口的軸向截面形狀自上而下依次為第一矩形、梯形和第二矩形；梯形的頂邊與第一矩形的底邊重合，底邊與第二矩形的頂邊重合，且頂邊長大于底邊長；