轴封型核主泵全流量试验技术研究及试验分析

本论文主要针对轴封型核主泵全流量试验进行研究,对试验项目进行分类并总结,对每一类试验的试验方法进行研究,并以C3C4项目为实例,针对试验中出现的问题从多种角度进行分析及总结,研究出更有利的核主泵全流量试验技术。

核主泵电动机绝缘技术研究与发展

核主泵在反应堆核岛内运行,始终受到核岛内高能射线的辐射作用,因此,电动机绝缘系统承受高能射线的水平,是核主泵电动机绝缘系统设计的必要条件。绝缘结构的快速热老化评定试验是绝缘系统的耐热等级和热寿命的科学评定方法,为核主泵电动机绝缘系统的可靠运行提供了科学的依据。

屏蔽型核主泵电机定子屏蔽套密封焊接技术研究

屏蔽套作为屏蔽式核主泵电机的核心部件至兲重要,本文着重分析了定子屏蔽套环焊缝的结构特性、材料焊接特性。针对焊接过程的技术难点,采取合理的工艺措施方法加以避免和解决。通过材料清洁、使用脉冲焊接、背部惰性气体保护、使用冷却铜环、钨极焊丝位置调节等工艺过程改善和控制,形成一整套定子屏蔽套环焊缝的焊接工艺方法。

核主泵导叶制造工艺研究

本文通过对某核电站主泵导叶结构分析,合理选用导叶的加工设备、装卡方法、编程软件及专用工装及刀具,找到了最佳加工方案,同时对加工工艺方案、程序进行了优化,最终确定了导叶三维流道、导叶翼型的最优加工方法。

核主泵轴密封节流管标定技术

节流管降压的准确值直接决定核主泵机械密封的运行条件,若降压后的压力过高会使轴密封失效,将导致机械密封泄漏量增大,影响核主泵的安全运行。为了实现压降值的精确测量,本文通过对沿程损失公式进行推导得出Q/ΔP^(1/2)与Q/u×10~5的近似线性关系,并应用于节流管标定试验,标定结果完全满足规定温度和流量下的降压要求。通过与理论计算长度比较确定,由于节流管表面粗糙度不同,实际标定长度与理论长度存在长度差,表明节流管的理论设计必须经过试验验证才能应用于工程。

百万千瓦轴封式核主泵推力轴承失效研究

选取主泵三种典型惰转工况,利用流体力学、摩擦学基本原理计算出各工况中主推力轴承最小油膜厚度的变化情况;并对比分析轴承温升辅助判断各时间段内轴承的摩擦状态。通过对比分析得出结论:当主泵转速高于安全转速621 r/min或惰转时间低于23 s时,轴承一直处于较理想的润滑状态;主泵转速低于危险转速88.96 r/min时,轴承润滑状况恶化,磨损失效风险增大。采用变化分析法得到轴承无顶轴油惰转失效的根本原因是顶轴油管路功能部分失效,并对当前采取的改进措施进行分析评估,为该型主泵顶轴油管路的进一步改进及惰转运行操作提供了理论依据。

轴封式核主泵电机复合材料轴瓦结合特性研究

轴封式核主泵电机采用油润滑推力轴承,新型复合轴瓦在启停机时不易磨损,瓦面碳纤维复合材料通过限位槽与瓦基结合,利用压剪试验和有限元计算对结合结构特性进行分析得到,结合结构具有较高的安全系数,可以稳定运行的结论。

混流式核主泵流场数值分析与试验研究

本文根据某核电站主冷却剂泵的水力优化设计,研究了在改变叶轮叶片进口安放角减小10°的条件下进行数值仿真分析。主要在参考泵叶轮基础上进行了叶片结构改进,并就新的叶片结构进行了数值分析,相应的性能参数值比要求值均有了一定的裕度。其中,数值效率和对应的扬程比参考泵叶轮分别提高了0.6%和22%。针对主泵水力部件模型,对改进设计后的水力部件按照相应的标准分别进行了水力模型的效率试验、空化试验以及压力脉动试验,同时按照试验结果换算出了目标主泵的水力性能。

1000MW核主泵叶轮型线检测方法

为了检测核主泵水力部件数控加工完成后叶片型线的偏离程度,提出了1套水力部件的检测和评定方法.采用逆向工程点云分析软件(PolyWorks)与三维扫描设备相结合,测量叶轮模型叶片与产品叶片进出口压力、吸力面三坐标,同时计算叶片型线偏离的均方根偏差.通过对叶片进出口型线测量数据的统计处理和理论分析,提出叶片进出口型线偏离角度Δβ的计算公式、叶片间叶距角Δφ的偏离公式以及部分叶片型线偏离的修正公式K.结果表明:该方法能够准确有效地检测水力机械叶片型线的分布,保证了各型线有相同的包角.以国内田湾核电站扩建工程5,6号机组以及秦山一期扩建工程方家山核电站主泵叶轮翼型的检测与评定分析为例,经主泵全流量试验验证表明,与数值分析结果相比,主泵流量满足规范偏离设计流量的±2. 5%、扬程偏离±1. 5%的要求.

几何和环境因素对屏蔽电机主泵推力轴承润滑性能的影响

为在设计时更准确把握屏蔽电机主泵推力轴承的使用效果,掌握不同几何和环境因素对推力轴承润滑性能的影响规律,对屏蔽电机主泵推力轴承的工况和结构进行分析,建立推力轴承润滑性能计算模型,在算法上对求解方法进行实现,并通过理论计算分析了径向偏支系数、瓦块数、润滑剂、供油温度以及轴线倾斜角度等几何和环境参数对主泵推力轴承润滑性能的影响.研究结果表明:径向偏支系数对最小油膜厚度、温升、功耗影响较大;采用6扇瓦块时的流量是8扇瓦块的1.73倍,采用8扇瓦块时的功耗是6扇瓦块的1.85倍;水润滑时的润滑性能值较油润滑时均有明显降低;改变供油温度,对推力轴承的润滑性能影响明显;轴线倾斜后,推力轴承的最小油膜厚度变小,温升增大,流量减小,功耗减小,其中最小油膜厚度减小的幅度较大;在设计时径向偏支系数的选取很重要,从降低轴承功耗的角度,采用6扇瓦块的结构比8扇瓦块有优势,采用水润滑可以大大降低轴承的温升和功耗.

百万千瓦压水堆核电轴封型主泵研制综述

目前,轴封型核主泵是核电站一回路系统中唯一还没有实现国产化的设备。通过对该核主泵设计与制造的国内技术现状描述以及对该主泵结构设计的简要介绍,概述了该核主泵研制的阶段性进展,并对核主泵的市场前景进行分析,指出核主泵国产化研制的重要意义,并阐明轴封主泵将在很长一段时间内占据主导地位。

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。

核电站循泵电机铁心设计及其通风分布研究

核电站海水循环水泵电机铁心负责为磁通的建立提供路径,铁心设计需要考虑磁通密度、热负荷、通风等因素,在确保各铁心不发生磁饱和的情况下,铁心设计温升应低于限定值。介绍了铁心磁路计算、通风计算和铁心研制,并对定子铁心开展了铁损试验,为核电站大型循泵电机铁心设计、制造及试验积累了经验。

“华龙一号”轴封式核主泵的SBO试验

核电厂全厂断电(SBO)是指核电厂完全丧失应急以及非应急母线上的交流电源。全厂断电后,核电厂蓄电池组的可用性成为整个核电厂应对该事故的关键。全厂断电(SBO)可能发展成为堆芯熔化、安全壳超压失效的严重事故。本文主要介绍在核电厂全厂断电的情况下,核电厂核主泵[1]为了保证核电厂运行安全面做的一系列应对措施的试验。

水润滑推力轴承摩擦学性能的分析和试验研究

针对某堆型核电机组主泵水润滑推力轴承极端工况及超长服役周期的特点,从分析和试验两个方面进行了摩擦学的相关研究工作。在分析方面,考虑了平衡支撑下的润滑性能分析,仿真分析了推力轴承在不同转速下的最小润滑膜厚度h_(min)、摩擦力矩M_(f)和温升ΔT,并根据起飞转速建立了基于启停次数的轴承磨损预测模型;在试验方面,进行了与轴承材料相关的摩擦磨损试验,获得了石墨-不锈钢摩擦副在边界润滑和干摩擦下的摩擦因数f和体积磨损量ΔW,通过缩比的台架试验测试了石墨轴承的润滑膜厚度h、瓦面温度T及磨损质量Δm。结果表明:工作转速对h_(min)影响较大,对ΔT影响较小,石墨材料对干摩擦下的f和ΔW影响较大;从h和T来看,试验结果与计算分析的结果较为接近,说明半尺寸缩比试验与实际使用工况相似性较佳。

屏蔽主泵贫铀飞轮完整性分析

为避免反应堆紧急停堆或断电事故中堆芯损坏,需要在屏蔽主泵电机上安装储能飞轮,为使其在有限的空间内产生较大的转动惯量,屏蔽主泵飞轮材料采用高密度贫铀合金金属材料。本文主要对贫铀飞轮的完整性进行了研究,从应力强度和断裂力学两方面对贫铀飞轮进行了分析,结果表明:在设计和额定转速下飞轮的应力强度和断裂强度因子满足设计规范的要求,并通过解析分析结果与有限元分析结果的对比表明应力分析结果合理可信。

异步电机定子叠频法温升试验及效率研究综述

大功率及立式异步电机难以找到恰当的对拖机组或负载,需要通过定子叠频等效负载法来模拟温升试验,即将两种相近频率主、副电源矢量叠加形成新的拍频电源,将其加载在电机的接线端。合成的气隙旋转磁场在同步转速附近产生脉动振荡,使得异步电机转子在发电和电动两个状态频繁切换,改变转子转动惯量,从而在电机绕组中引入电流,从电机损耗的观点考虑相当于引入了一个等效的机械负载。本文探讨了叠频时异步电机各种损耗的变化规律,以及效率、温升的估算误差,即叠频时温升增加2~6K,效率降低0.5%~1%。叠频理论对电磁、通风计算和滑动轴承润滑计算具有指导作用,本文提出了水润滑推力轴承叠频试验可行性。目前,我国叠频技术应用尚处于发展阶段,借鉴美国IEEE112-B、日本JEC-2137、澳大利亚AS/NZS1359.5、欧盟IEC34-2的最新电机标准,对国标GB/T1032中有关叠频试验部分要求进一步细化。最后,探讨了叠频方法当前存在的问题及未来仍需深入研究的方向。

核主泵推力轴承断冷却水工况磨损机理研究

核主泵在核电厂断水工况下,其推力轴承失去冷源换热,推力轴承润滑介质将因轴承温度上升而不断提高润滑介质的温度,并伴随发生较复杂的热瞬态工况。当推力轴承润滑液膜厚度严重降低时,因液膜厚度不足而引发摩擦副的部分接触磨损。对某台核主泵断水试验后拆机检查,并经润滑分析断水运行工况下的磨损规律,断水工况磨损后若再进行全厂断电(SBO)惰性停机,瓦面随着磨损深度增加,轴承油膜厚度降低至无法可靠运行程度,损耗增加且伴随着油膜温度超过巴氏合金运行极限温度110~120℃,易引发轴承严重磨损。本研究可为优化轴承及提高磨损后SBO惰性停机的耐磨损能力提供理论支撑。

复合材料推力瓦在油润滑轴承中应用的研究进展

本文介绍了复合材料推力瓦在油润滑轴承中的应用研究进展,从自润滑原理分析了复合材料选用的基本原则,并提出了复合材料推力瓦匹配推力盘材质特性要求。复合材料推力瓦的瓦面材料由改性聚四氟乙烯发展到碳纤维复合材料,可以改善巴氏合金推力瓦在无顶油、高载荷、高温等特殊工况下的磨损。碳纤维复合材料相比巴氏合金具有较低的摩擦系数、比磨损率,相比改性聚四氟乙烯具有承受高介质温度、高载荷、高辐照剂量特性。碳纤复合材料推力瓦可解决核电、船舶、水利、电力和海水淡化等设备轴承中推力瓦磨损的问题,并降低轴承对高压油顶起系统的依赖,提高可靠性。最后,探讨了复合材料推力瓦目前存在的问题及未来仍需深入研究的方向。

反应堆冷却剂泵轴系振动分析

本文通过300MW核电站用轴封式反应堆冷却剂泵(简称"核主泵")的结构特点、运行条件,通过转子部件的动平衡及测点处的跳动分析,用频谱分析等测量方法,以及结合建立转子系统力学理论物理模型,通过转子动力学分析方法研究轴振动产生的主因,分析对核主泵的运行影响。