[发明专利]一种核主泵的惰转模型叶轮水力设计方法

说明书

技术领域

本发明属于流体机械领域，涉及一种核主泵叶轮的水力设计方法，特别涉及一种核主泵 的惰转模型叶轮水力设计方法。

背景技术

核主泵，又叫核反应堆冷却剂泵，是反应堆冷却剂系统的主要设备之一，它位于核反应 堆与蒸汽发生器之间，它的主要作用有以下几个：在主系统充水时,主泵被用来赶气；在开堆 前，为了达到开堆要求的温度条件用主泵进行循环升温；在反应堆正常运行时，把流出蒸发 器的冷却剂重新送回反应堆加热，确保一回路冷却剂循环以冷却堆芯。核主泵是核岛内部唯 一旋转的设备，被称为核电站的心脏，是一回路的主要压力边界，它强调压力边界的完整性 和在特殊工况下的运行的可靠性。长时间安全稳定运行对冷却堆芯和防止核电站发生事故都 具有极为重大的意义。核主泵在全厂断电事故时，因失去电源而停止运转，导致通过堆芯的 冷却剂流量突然减少，给反应堆的安全带来威胁，为了保障核安全,使断电事故状态下反应堆 不至达到泡核沸腾状态，通常要求核主泵有一定的转动惯量，断电后的核主泵有一定的惰转 时间，使泵在断电后的短时间内还提供足够的惯性流量来排除反应堆产生的热量，为此，核 主泵需要设置飞轮来增加泵转子的转动惯量。核主泵机组的转动惯量主要由飞轮提供，惰转 时间主要由飞轮的转动惯量大小决定，同时也需要考虑叶轮的转动惯量对惰转的影响。现阶 段，针对核主泵惰转过程的研究主要集中在飞轮的转动惯量对其的影响，而叶轮转动惯量的 影响对其的影响研究甚少。因而，现阶段所建立的核主泵惰转模型忽略了叶轮转动惯量对惰 转过程的影响。

发明内容

针对核主泵惰转模型忽略叶轮转动惯量对惰转过程的影响，本发明提供一种核主泵的惰 转模型叶轮水力设计方法。通过在设计核主泵叶轮过程中，同时考虑核主泵的叶轮几何参数 对运行性能和叶轮转动惯量的影响。核主泵断电惰转情况下，核主泵主要依靠机组的转动惯 量来维持运转，叶轮的结构参数大小不但影响叶轮内部流动并且影响叶轮的转动惯量分布， 因而从叶轮结构参数大小来改善叶轮内部流动和机组的转动惯量的分布来优化惰转过程，使 惰转的有效时间尽可能延长。

实现上述目的所采用的技术方案是：

1、飞轮的转动惯量I₀,由以下公式确定：

I0=m2(r2+dh2)]]>

式中：

I₀—飞轮转动惯量，N﹒m；

m—飞轮的质量，kg；

r—飞轮外径，m；

d_h—飞轮的轴径，m；

2、整个核主泵机组的转动惯量I,由以下公式确定：

式中：

I—机组转动惯量，N﹒m；

I₀—飞轮转动惯量，N﹒m；

D₀—叶轮进口直径，m；

D₂—叶轮出口直径，m；

β₂—叶片出口安放角，°；

—叶片包角，°；

Z—叶片数，枚；

g—重力加速度，N/kg；

ρ—叶轮材料密度，kg/m³；

b₂—叶轮出口宽度，m；

3、核主泵叶轮进口直径D₀，由下式公式确定：