基于改进BP神经网络的节流孔板空化特性预测

为高效地获取核级管道中节流孔板附近的空化特性,构建了可靠的改进反向传播（BP）神经网络预测模型。首先提取了节流孔板的几何特征参数,并使用拉丁超立方抽样（LHS）方法生成了上述几何特征参数的样本库;然后通过计算流体力学（CFD）方法得到了各个样本对应的最小空化数,以该无量纲参数作为输出响应;最后针对原始BP神经网络预测模型的不足,结合遗传算法建立了节流孔板空化特性的改进预测模型。结果表明,孔板开孔直径和前开角度对最小空化数具有较强的全局敏感度;通过遗传算法优化后的BP神经网络预测模型的预测精度得到了大幅提升,误差均方根降低约36.4%。      

某核电厂低压安注泵小流量管线振动原因研究

由于小支管振动超标的敏感管问题是困扰所有核电站的难题。国内外投入了大量的人力和物力来解决敏感管问题。分析判断振动原因是解决敏感管问题的首要因素。本文用综合的技术手段对某核电厂安注系统低压安注泵小流量管线中的敏感管振动原因进行了分析研究。通过在管线上布置加速度计进行现场振动实测获得了管线的振动分布,通过振动加速度的时程的RMS值分布获得了节流孔板后方是振动最大的位置,通过对节流孔板后方的加速度进行频谱分析初步判断为节流孔板过分节流导致通过孔板的流体汽化而出现了汽蚀现象。通过对节流孔板的理论分析获得了节流孔板前后的压差并与阻塞压差进行比较进一步验证了节流孔板的过分节流现象。最后用CFD进行了三维流场分析获得了整个管线的详细流场分布,并得到了经过节流孔板后出现了流场中低于流体饱和蒸汽压的区域,该区域是流体汽化区。通过综合的手段最后确定导致该小流量管线振动高的主要原因是节流孔板的汽蚀。本文所用的方法对其他具有类似的振动现象的振动原因分析具有借鉴的意义。     

核电厂小支管裂纹泄漏原因分析和改造

采取试验与理论分析相结合的方法,分析诊断了核电厂安全壳喷淋系统小支管裂纹泄漏的根本原因,确定根本原因是主管道上的节流孔板设计不合理导致了小支管振动疲劳失效。设计多级节流孔板代替单级节流孔板,改造方案实施后,小支管振动大幅度降低,消除了影响核电机组安全运行的缺陷。     

大压降管路节流特性分析及孔板优化设计

大压降孔板节流管路面临汽蚀导致的高频振动和孔板间流速过大导致的低频振动这两方面的危害。针对核电厂容积和硼控制系统典型大压降节流管路的振动现象,基于CFD方法分析了单级孔板节流管路中压降、速度、流线、涡流等关键水力特性,发现单级孔板下游产生负压区而发生汽蚀,且因孔板射流导致局部速度过大而形成涡流。采用阻塞压差评估了多级同心孔板的节流性能。相比于单级孔板,多级同心孔板的汽蚀危害得到了较大改善,但最后一级孔板仍存在过度节流的风险。按多级孔板节流压降几何级数递降的原则设计的渐扩型五级孔板可消除汽蚀的发生,但一级孔板压降过大导致其下游流速过大。综合考虑汽蚀特性和流速分布而设计的多级偏心孔板结构既能规避汽蚀危害,又能最大程度降低流速过大引发的管路低频振动,且增大孔板间距可提高上游孔板的节流能力,增加下游孔板的汽蚀裕度,可作为大压降孔板节流管路振动综合治理的优化设计方案。     

孔板汽蚀诱发管道振动问题研究

针对核电厂安全壳喷淋系统(EAS)出现的强烈管道振动问题,采用现场振动试验和数值计算相结合的方法进行研究。研究发现,管道节流孔板过度节流,导致在孔板下游出现汽蚀是诱发管道强烈振动的根本原因;通过数值计算方法对孔板压降、级数、孔径和结构形式等进行一系列优化设计,给出采用三级孔板消除气蚀的减振改造方案,并对改造方案开展完整性评估。通过对改造后的管道进行再鉴定试验表明,采用本文的优化设计分析方法设计的工程改造方案很好地解决了孔板汽蚀诱发的管道强烈振动问题,管道振动和噪声均大幅降低,可以确保EAS管道系统的长期安全运行。     

CPR1000安注系统高压节流孔板计算研究

从节流孔板管道的基本原理入手,依托岭澳核电站4号机组安全注入系统调试得到的流量试验数据,通过流体力学计算得出节流孔板尺寸的理论结果,该结果与实际安装数据差距不大。本研究为中国改进型三环路压水堆(CPR1000)安全注入系统高压节流孔板尺寸计算提供了可行的方法。     

核电厂设备冷却水系统调试研究

设备冷却水系统(RRI)是核电厂重要辅助系统,其用户覆盖核岛及核电厂的外围设施系统(BOP),在正常运行工况和各种事故运行工况下均必须确保运行稳定。因此,在RRI的调试中必须对其相关设备性能和逻辑功能逐一验证。本文对RRI的波动箱试验、电动泵试验、流量调整试验、自动列间切换试验过程中出现的问题进行分析判断,重点分析流量分配方法及计算扩孔数据的方法和流量孔板装反影响流量的机理,并提出解决途径。     

适用于大压降小间距管道的节流件设计及分析

节流件广泛应用于核电站各类管道系统中,对于大压降和短距离的管道系统,节流孔板设置不合理将导致管道振动程度加剧并伴随节流件的孔径、厚度、偏心度和倒角等关键结构参数对节流效果的敏感性进行分析和计算,在此基础上,提出适用于大压降小间距管道的节流件为多级偏心节流孔板。计算表明:多级偏心节流孔板可有效抑制汽蚀和闪蒸的发生,节流效果较好,适用于大压降小间距管道节流。     

多级节流孔板在核级管道中的应用

针对大亚湾核电站安全壳喷淋系统(EAS)试验管线节流孔板气蚀引起的管道剧烈振动和噪音,以及支管疲劳破坏这一事例,研究了气蚀引起管道振动的分析方法,以及采用多级节流孔板减小气蚀的设计方法.对气蚀引起的管道振动,采用计算流体动力学(CFD)方法分析孔板附近的流动特性和压力分布,确定节流孔板下游是否发生气蚀现象;对于发生气蚀现象的节流孔板,提出采用多级节流孔板来减弱气蚀,并采用各级节流孔板气蚀数相近的原则确定节流孔径.通过对改造后的EAS试验管线的试验证实,采用本文的设计分析方法设计的多级节流孔板能够有效地减小节流孔板气蚀引起的管道系统振动和噪音.     

核电厂化学和容积控制系统限流孔板的分析与改进

使用理论分析与计算机模拟的方法对某在建M310核电厂中化学和容积控制系统(RCV)的限流孔板RCV001/002/003DI进行计算;分析原设计中存在的振动剧烈和噪音超标的问题,验证使用对接焊四级限流孔板替代承插焊单长孔孔板的设计合理性。该项改进已在某在建和已运行的核电厂中得到实施和验证。     

CPR1000核电厂孔板汽蚀诱发管道振动分析及工程改进

针对核电厂发生的管道振动和噪声问题,计算表明限流孔板汽蚀是根本原因,通过数值计算分析提出了工程改进方案。改进后的工程测量结果表明改进方案既解决了孔板汽蚀问题,也方便现场快速有效地进行调整,节省工期。     

孔板对载流管道中流致振动的影响分析

以核电厂反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统(PTR)传水管后管线所产生的振动问题为背景,根据工程实际参数,在不同流量、背压相同条件下,开展孔板单个局部阻力件诱发流体扰动产生的脉动压力激励和管道振动的试验.对管线的流场和压力场进行数值模拟,尤其是孔板的流动状况,并将模拟计算结果与试验结果进行分析比较.研究认为,随孔板节流度的增大,能谱增大.在没有其他激励源干扰的条件下,随流量增大,流体扰动增强,压力脉动的谱幅值增大.     

水力缓冲器三维流场数值分析

以水力缓冲器为研究对象,在实验研究的基础上,运用计算流体力学软件FLUENT对水力缓冲器高、低压缓冲腔进行三维流场数值分析。结果表明,高压缓冲腔节流孔的流动阻力是水力缓冲器的主要阻力环节,节流孔的流动阻力随柱塞位移增大而增加。根据节流孔流量系数变化曲线计算得到的水力缓冲器缓冲位移曲线与实验结果符合很好,验证了三维流场数值分析模型的正确性。同时得到了表征缓冲器特性的缓冲力 缓冲位移曲线,为水力缓冲器的结构设计和优化改进提供了依据。     

功率工况异常重要性判定方法在核安全监管中的应用

介绍了国家核安全局开发的功率工况下核电厂异常重要性判定方法（SDP）的基本原理及方法,并使用该SDP对国内某核电厂发生的汽动辅助给水泵（ASG004PO）不可用事件进行了重要度和敏感性分析,结果表明该汽动辅助给水泵的再循环流量试验周期偏长。本文针对此问题给出了优化建议是将ASG004PO再循环流量试验的周期优化为小于34 d。      

核电厂用限流孔板压降计算

针对核电厂用不同结构形式的限流孔板分别提出了相应的压降计算方法,在此基础上编写了孔板压降计算程序,并通过试验数据进行验证。结果表明,利用该计算程序可快速准确地进行限流孔板的压降计算,对于孔板选型和系统调试具有重要意义。     

压水堆下腔室流量分布数值分析

建立了压水堆下腔室流场的三维数值计算模型,计算了不同环腔厚度和环腔内冷却剂速度条件下,下腔室内冷却剂的流场,分析了环腔厚度和环腔内冷却剂速度对下腔室流向堆芯的流量分布的影响。入口速度不同或环腔厚度不同,在下腔内冷却剂流动形成漩涡的位置、大小和流动速度均会发生改变,导致通过流量孔板通孔的流量分布不同。入口速度较低时,流量孔板上所有通孔的流量分布比较均匀,在平均值附近波动,流量最高的通孔小组出现在边缘处;入口速度较高时,流量明显地呈现出中心高边缘低的特点。通孔小组的流量最大值随着环腔厚度增加由孔板的中心向边缘移动。     

CPR1000机组低压安注泵流量校核试验不满足准则时的分析

中国改进型三环路压水堆（CPR1000）低压安注系统（LHSI）泵流量校核试验不满足验收准则时,需要对管路系统中的限流孔板进行调整。通过工程流体力学计算分析,可以得到各种条件下限流孔板的调整方法。应用该分析方法,可以准确地得到满足LHSI运行要求的限流孔板尺寸。该分析方法有效地解决了在低压安注泵流量校核试验不满足准则要求时,如何对管路系统中限流孔板进行更换的问题。      

文丘里管空化限流现象数值模拟和实验研究

压水堆核电厂中发生超流量工况时,要求补水泵下游的文丘里流量计形成空化限流,以保护管道流量不超过限值。采用FLUENT数值模拟和高速摄像实验结合的方法,使用3种不同空化模型,对文丘里管的空化限流现象、空化发展规律和流动特性进行了研究。结果表明:采用Zwart-Gerber-Belamri（ZGB）空化模型和剪切应力输运（SST）k-ω湍流模型可对文丘里管空化限流现象进行较为准确的模拟;空化限流时文丘里管内部将发生周期性空化现象,同时将在壁面回射流的作用下发生小气泡脱落、尾部气泡脱落和空化云整体断裂式脱落等微观流动行为。       

孔板气蚀诱发核级管道振动和噪声问题研究

针对在役核电厂出现的核级管道系统强烈振动和噪声导致结构朱效的问题,采用“数值模拟优先”的研究方法,通过数值计算分析和实验研究,发现节流孔板气蚀是诱发故障的根本原因,提出了工程改造方案。系统改造后的现场调查和评估显示：在保证系统功能和结构完整性满足设计规范的前提下,管系的振动和噪声已控制在可接受的范围内。     

测温旁路稳态仿真计算分析

测温旁路管线的设计和布置以及节流孔板的选取依据是确保反应堆冷却剂的流动时间满足安全准则的要求(等于或小于1 s)。通过对测温旁路Flowmaster仿真模型进行分析,同时对比某核电厂的调试数据,分析结果表明:测温旁路管线的设计和布置以及节流孔板的选取合理可行,反应堆冷却剂的流动时间能够满足安全准则的要求。