压水堆核电厂严重事故卸压阀能力评估

在百万千瓦级压水堆核电厂中为防止高压熔堆严重事故发生时发生高压熔喷(HPME)和安全壳直接加热(DCH),参考EPR堆型在稳压器上额外设置严重事故卸压阀(SADV),对主系统进行快速卸压。建立百万千瓦级压水堆核电厂事故分析模型,选取丧失厂外电叠加汽动辅助给水泵失效,一回路管道小破口以及丧失主给水三条典型严重事故序列,进行系统热工水力及卸压能力分析。计算结果表明:如果不开启严重事故卸压阀,三条事故序列在压力容器下封头失效时一回路压力均较高,有发生高压熔喷和安全壳直接加热的风险。根据严重事故管理导则开启严重事故卸压阀,可以有效降低一回路压力,三条事故序列均可以防止高压熔喷和安全壳直接加热发生。针对卸压阀阀门面积的影响进行分析,表明阀门面积减小到4.8×10-3 m2后下封头失效时RCS压力会有所增加,仍然能够满足RCS的卸压要求,且可延迟下封头失效时间。

高精度超高压卸压阀流体力学分析

在超高压系统中,超高压卸压阀对系统的卸压速度和精度有很大的影响。该文根据流体力学的基础理论,采用多级液阻组合计算阀门的总液阻,并提出了超高压卸压阀在超高压系统中卸压理论模型,当系统压力大于50 MPa时,理论模型计算所得数据与实验数据符合。

严重事故专用卸压阀排放能力需求

二代加百万千万级核电站严重事故下卸压过程中高温流体流经卸压阀,可能造成流道变形,甚至造成阀杆下落使得排放流道封闭,造成卸压失败。对严重事故专用卸压阀在卸压过程中可能经历的高温流体状态进行谱分析,获得了不同卸压能力下阀门经受的高温流体状态。开展了高温可能引起的阀门流道变形对卸压效果的影响分析。第二类阀门虽然存在阀门流道变形的可能,但能够获得较长严重事故处置时间,从优化严重事故对策的角度,严重事故专用卸压阀推荐采用第二类阀门排放能力450~600 t/h范围。

快速卸压阀延迟开启对严重事故进程的影响分析

百万千瓦级核电站设置快速卸压阀,用于严重事故中为反应堆冷却剂系统(RCS)主动卸压,避免高压熔融物喷射(HPME)风险。快速卸压阀设计要求启动信号为堆芯出口温度达到650℃,但在实际执行过程中由于事故条件和严重事故管理导则体系所限,此时刻立即执行阀门启动操作的可能性不大。文章采用完全丧失给水叠加多重安全功能失效为基准事故序列进行快速卸压阀延迟开启时间谱分析,研究延迟开启对卸压效果及严重事故进程的影响,结果显示,阀门开启时间的延迟不影响快速卸压阀最终的卸压效果,严重事故中,在有效时间内开启阀门为RCS卸压均可以实现预防HPME的卸压目标。

球形卸压阀的研制

在油管试压过程中,锥形卸压阀的阀心和阀座易磨损,寿命短,弹簧及阀组件易腐蚀失效,造成先期关闭不严。为此,研制了球形卸压阀。该卸压阀用球形阀心代替锥形阀心,卸压时阀心会不断旋转,增大阀心密封面;采用气缸顶压密封,避免弹簧腐蚀失效,同时可提高阀心与阀心底座的同轴度,增强可靠性;卸压速度快,可避免卸压时因油管内部残存压力而损伤螺纹。在孤岛采油厂的现场应用情况表明,球形卸压阀的免修期比锥形卸压阀延长3月,每年可节约成本21 400元。

基于Fluent的卸压阀内部流场特性数值研究

应用Fluent软件对卸压阀内部流场进行数值仿真分析。以饱和水蒸气为介质,基于壁面函数法和Realizable k-ε湍流模型,分析不同开度、不同进出口压力下阀体内部流速、压力、流量等变化特点。研究表明,随着开度增加,进出口压降呈线性降低,流速变化趋于稳定,出口流量更大。本研究可对卸压阀优化设计提供技术支持。

3种材料及不同硬度下对超高压卸压阀阀芯寿命的影响

通过对超高压容器加压、保压、卸压的实验,研究了影响超高压卸压阀寿命的2个因素:材料种类和硬度。实验结果表明:材料的种类对阀芯寿命影响很大,45钢的寿命明显低于其余2种合金钢阀芯的寿命,GCr15的寿命次之,高速钢W18Cr4V阀芯的寿命最长;材料的硬度对阀芯寿命也有较大的影响,随着材料硬度的提高,阀芯寿命也随之提高。

基于AMESim的轴流先导式水击卸压阀动态特性分析

轴流先导式水击卸压阀常安装在成品油长输管道上,用于防止由于管道中突然停泵、阀门异常启闭等引起的管线压力骤增而造成的水击现象,从而达到保护管路以及管线中的阀门等设备的目的,对石油运输管线的安全运营起着至关重要的作用。以轴流先导式水击卸压阀作为研究对象,建立了其运动时的数学模型,在AMESim软件中搭建了其仿真模型,模拟实际水击现象,分析了其动态特性,并利用AMESim软件批处理功能分析了不同参数变化对阀门动态特性的影响。

严重事故工况下一回路卸压阀高温分析

在三代核电厂中,反应堆冷却剂系统设置了严重事故专用卸压阀,防止在严重事故工况下发生高压熔堆。严重事故卸压阀的工作环境恶劣,需对该工况下阀门的运行特性进行分析。根据严重事故工况下阀门的流量、温度和压力情况,对阀门进行瞬态热冲击分析、阀杆完整性评定以及阀门蠕变分析。经分析,阀门在瞬态热冲击下可保持完整性;不会出现阀板脱落情况,不会出现因蠕变大变形导致阀体破坏,阀门不会发生流道堵塞,能够满足在严重事故工况下为反应堆降压的要求。

超高压卸压阀的非定常流体力学特性数值研究

基于超高压卸压阀的结构和工作原理,建立了卸压阀的数值模型。采用混合网格对计算模型进行离散化处理,运用Fluent流体计算软件对超高压卸压阀的流体力学特性进行计算研究,得到卸压阀开启度及油压对卸压阀流场特性的影响,以及阀芯、节流垫的受力变化规律。研究结果对于超高压卸压阀结构的确定及改进具有重要意义。

超高压卸压阀的卸压特性分析

在超高压系统中,卸压阀的阀体结构和卸压精度对卸压性能有着重要影响,文中论及的超高压卸压阀采用保压与卸压分离的阀体结构,采用这种结构能够保护阀芯、延长卸压阀的使用寿命,且卸压精度较高,即能够在较长的卸压时间内保持系统预定的卸压精度。经过实际生产检验,超高压卸压阀性能稳定、使用寿命长,且实际卸压特性与理论卸压特性基本符合。

稳压器动力卸压阀误动作原因及改进分析

稳压器动力卸压阀是核电厂核安全的重要设备,为一回路提供超压保护。2009年3月13日秦山核电厂重要仪表I段电源失电,导致稳压器动力卸压阀V01-02A误开,主系统压力瞬降至零。主泵三级机械密封失去冷却水,使得三级机械密封发生磨损后丧失其设计功能。经查,稳压器低温超压保护在A1通道的2个报警卡失电后动作引起动力卸压阀误开,为此将稳压器动力卸压阀的控制卡件由失电输出报警变为卡件失电输出不报警。本文描述了卸压阀误开的原因分析和处理情况。

核一级稳压器电动卸压阀的研制

介绍了核一级稳压器电动卸压阀的性能参数、结构及其主要零件的材料,分析了电动卸压阀冷态循环、流量、寿命试验以及地震、热态试验的试验过程及其技术要求。

百万千瓦级压水堆严重事故卸压阀高温瞬态分析

由于核电厂严重事故的恶劣工况,在卸压过程中严重事故卸压阀门可能会经历阀门无法承受的高温瞬态而导致不可用。本文在可能导致高压熔堆的事故序列中筛选出具有一定的包络性并包含各种典型严重事故现象的典型严重事故序列。针对该事故序列考虑严重事故管理中的开阀时间范围开展了高温瞬态计算,并针对重要的影响因素阀门开启时刻的稳压器水位开展分析。最终确定了百万千瓦级核电厂具备典型性及一定包络性的严重事故卸压阀工作条件,并得到了阀门开启前后阀门可能经历的最高流体温度及流体温度变化曲线,为严重事故卸压阀门的设备鉴定及功能应用提供了重要基础。

超高压卸压系统建模及控制算法研究

利用先进的数学算法与计算机控制技术对温等静压机压力控制系统进行设计,建立了组合式卸压阀的数学模型。针对温等静压机卸压系统的非线性特性,采用模糊和PID双模控制算法控制压力,并在MATLAB平台上对该控制算法进行了Simulink仿真。数值分析和仿真结果表明:所建立的组合式卸压阀的数学模型准确,所选用的模糊和PID双模控制算法可行、有效。

用正交试验法优选超高压阀芯的各种参数

利用正交试验法研究了影响超高压卸压阀寿命的3个因素:硬度、密封面粗糙度和冲蚀角。实验结果表明:材料的硬度对阀芯寿命的影响较大,随着材料硬度的提高,阀芯寿命大幅度提高。密封面粗糙度对阀芯寿命影响:Ra值在1.6～0.4μm范围内不大,但总的趋势为密封面粗糙度数值越小,寿命越长,当Ra>1.6μm时,会大大降低阀芯的使用寿命。冲蚀角在20°～30°之间对阀芯的寿命影响不大。

高压容腔卸压曲线研究及应用分析

针对高压容腔卸压问题,提出了一种通过合理控制油液动量变化来实现快速无冲击卸压的方式。通过建立数学模型和MATLAB计算,得到一种适用于高压容腔快速无冲击卸压的容腔压力与阀芯开口面积的规律曲线。根据这一曲线对新型卸压阀进行了原理设计和阀芯的结构设计,并对卸压阀工作原理进行介绍。通过AMESim组建卸压阀并搭建卸压回路,进行仿真分析,表明:这种卸压方式和卸压阀可满足高压容腔快速无冲击卸压的需求,并为高压容腔卸压提供了一定的理论依据和设计参考。

基于BP神经网络的温等静压机卸压系统的研究

以组合式卸压阀为卸压方式的超高压卸压系统在温等静压机中起到了至关重要的作用,该系统有非线性,难以建立精确数学模型的特点,而控制系统的好坏将直接影响到温等静压机的性能。为改善温等静压机卸压系统的性能,笔者对超高压卸压原理进行了研究,对等静压机卸压系统建立了数学模型,针对PID算法自适应能力不强,超调量大,控制时间长等缺陷,引入了BP神经网络自适应PID算法,并利用Matlab/Simulink进行仿真,结果表明神经网络具有良好的控制性能,为超高压卸压系统的设计提供了有效参考。