非确定因素对小堆用核主泵电机温升敏感性研究

核主泵屏蔽电机绕组和一次水温升计算准确性直接关系到电机寿命及轴承运行安全性。该文研究的小堆用核主泵屏蔽电机定子绕组上下端腔间的机壳外绕了螺旋管换热器。基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,求解热态额定工况下的三维RANS湍流模型及其他守恒方程,研究了绕组绝缘峰值、机壳等固体及定转子间隙水、下导轴承润滑水温升随具有不确定性的等效绝缘热导率、铁心叠片轴向热导率数值及二次水入口温度变化的敏感性,通过与试验数据比较及经验,基本确定热导率的数值。结果表明:除定子绝缘峰值温度,其他固、液体的温度对等效绝缘热导率与定转子铁心叠片轴向热导率变化基本不敏感,而对二次冷却水入口温度变化较敏感。为同类电机的水冷设计提供参考。

屏蔽主泵泵壳与蒸汽发生器出口管嘴装焊工艺

针对AP1000系列核电机组屏蔽式反应堆冷却剂泵(简称屏蔽主泵)泵壳与蒸汽发生器出口管嘴的装焊,详细介绍国内自主装焊工艺的主要内容,包括隔离层堆焊、泵壳装配、泵壳焊接、无损检测和变形控制等。结果表明:通过采用所介绍的装焊工艺,可使装焊后设备的相关参数满足设计要求,同时为核电机组类似设备的制造提供参考。

水润滑轴承磨损寿命预测校正试验载荷的磁力模拟研究

为给屏蔽电机核主泵水润滑半尺寸轴承磨损寿命试验提供载荷环境,研制了一套轴向载荷磁力模拟装置,并研究该装置单独的磁力特性和磁液耦合下接口特性或服役性能。以磨损质量为寿命评估的关键参数,构建了核主泵水润滑轴承磨损寿命预测-校正试验方案,分析了该试验方案载荷需求。采用独立公理的设计思想,得到了静态加载和动态激振功能独立的电磁加载系统结构方案。对该方案单独的磁力特性进行仿真分析和试验验证,采用转子-轴承-加载装置系统动力学模型分析磁液复合特性。研究结果表明:该装置单独工作时可实现静态加载10t、脉冲以及谐波动态激振功能,供电电流相同时磁液复合作用下装置的磁力服役值小于非复合下的磁力值,磁液耦合效应应该作为电磁加载装置设计的重要考虑因素。

核主泵屏蔽电机温度场研究

核主泵屏蔽电机是核电站的重要组成部分,其安全稳定的运行对核岛一次回路系统来说非常重要。针对核主泵屏蔽电机内发热与冷却的复杂性以及核主泵屏蔽电机工作在高温高压条件下的特点,以一台5 500 kW核主泵屏蔽电机为例,根据流体力学及传热学理论,建立三维流体场与三维温度场耦合的求解域物理模型,采用有限体积法计算额定工况下电机的温度分布。通过计算揭示了核主泵屏蔽电机内温度的分布规律,并分析了其原因,可为核主泵屏蔽电机的冷却结构设计以及更大容量核主泵屏蔽电机温度场的准确计算提供理论依据。

循环泵屏蔽电机定子端部温升过高数值计算

为研究环流使屏蔽电机端部出现温升过高的异常现象,以一台5 000 k W的循环泵屏蔽电机为例,基于电磁场和温度场的基本理论,建立电机三维电磁场和温度场的数学模型,采用有限元方法,对电机端部磁密、温升大小及分布进行计算和分析,明确环流是产生电机端部磁密过高及温升异常的的直接原因。通过研究定子齿压板及锥形环有环流分布及切断环流分布两种方案下磁场及温度场的分布规律,改进了齿压板的连接结构,使局部最高温度由230℃降低至175℃,从而解决了温升过高的问题。本研究可以对大容量电机在生产实践中安全稳定地运行,减少和杜绝安全隐患提供参考价值。

屏蔽电机定子齿压板局部温升过高分析

主泵屏蔽电机是化工厂以及核电站的重要组成部分,主要用来运送高温、高压、毒性、腐蚀性、放射性的液体,其安全稳定的运行对化工厂及核电站回路系统非常重要。针对主泵屏蔽电机内发热与冷却的复杂性以及工作在密封高温条件下的特点,以一台5 000 kW主泵屏蔽电机为例,采用温度场基本理论,用有限体积法对其端部齿压板和锥形环的温升进行数值计算,找到了工厂实验过程中电机端部温升过高的原因。结合电磁场分析结果,通过改进齿压板结构,给出了新型齿压板与锥形环的连接方案,从而解决了电机端部温升过高的问题,为更大容量主泵屏蔽电机温度场的准确计算提供理论和实践依据。

第三代核主泵屏蔽电机的关键部件金属材料国产化综述

材料的国产化是设备国产化的基础,第三代核主泵屏蔽电机部分兲键材料在国内均为首次制造,能否实现国产化将会成为制约主泵电机国产化的瓶颈问题。为推迚主泵电机兲键材料的国产化迚程,同时满足后续项目的需求,依托国家科技重大专项,对部分兲键材料的国产化研究迚行了专项立项研究,取得了突破性的迚展。通过与联合单位的合作,迚行了材料试制及试验研究,实现了屏蔽套、电机轴,飞轮护环,高强度支撑筒及推力盘等兲键部件材料的国产化制造,为核主泵电机的国产化奠定了材料基础。本文主要论述了国家重大专项立项研究的兲键部件金属材料国产化情况。

核电屏蔽电机主泵大惯量飞轮技术

根据大惯量飞轮应力强度需满足要求,以确保反应堆的安全的要求。分别采用解析分析方法与有限元分析方法,对额定转速及设计转速工况下飞轮的一次应力进行计算分析,并对分析结果进行评定,结果表明飞轮的一次应力强度满足规范要求。两种方法的分析结果一致,论证了飞轮的一次应力分析结果是切实可行的。

核主泵屏蔽电机推力轴承套筒密封环数值分析与优化

基于标准k-ε湍流模型和Navier-Stokes方程对核主泵屏蔽电机下飞轮区域进行数值模拟,研究了两种推力轴承套筒密封环结构的瞬态流动特征,得到速度、损耗以及压力脉动等结果。计算表明,新密封结构可以有效的改善冷却水流动,减少压力脉动影响。为核电站主泵电机推力轴承套筒设计和优化提供了有益的参考。

核反应堆冷却泵屏蔽式感应电机屏蔽套涡流损耗分析与计算

屏蔽套涡流损耗的传统解析计算方法由于假设过多而存在较大的误差,文章通过对核反应堆冷却泵内屏蔽式感应电机结构的分析,从电磁场涡流理论出发,结合有限元法推导出屏蔽套涡流损耗表达式,建立了二维涡流场数学模型,对屏蔽套涡流损耗进行了分析与计算。为准确得到屏蔽套涡流损耗结果,仿真结果经傅里叶时域变换后再进行计算,通过与传统解析计算方法及实验数据比较,验证了有限元方法在屏蔽套涡流损耗计算中的准确性。结果表明,屏蔽套电磁涡流损耗占核反应堆冷却泵屏蔽式感应电机总损耗的43.46%,为核反应堆冷却泵屏蔽式感应电机的设计和性能分析提供了有利的技术支撑。

AP1000屏蔽泵的应用分析

AP1000屏蔽泵是目前世界上容量最大的飞轮式屏蔽泵,没有成熟的制造、维护经验可借鉴。介绍了AP1000屏蔽主泵的主要部件,分析了其用于核电站的优势和不足,从电机的冷却、可靠性和可用率、维修等方面论述了AP1000屏蔽泵应用中可能面临的挑战。