HTR-10氦气透平直接循环回热器的设计研究

回热器是10MW高温气冷堆氦气透平直接循环(HTR-10GT)发电的重要设备之一，它的主要功能是为了利用透平出口的高温氦气加热反应堆入口氦气温度，以保证反应堆入口的氦气温度满足设计值，提高氦气透平能量转换装置的效率，并保证系统在满功率以及启动和停堆的各种工况下稳定运行。本文介绍了回热器的主要参数、结构特点、热工水力分析以及强度分析。     

高温气冷堆氦气透平循环流动阻力特性分析

采用更加真实的阻力模型分析了流动阻力对10MW高温气冷堆(HTR-10)氦气透平循环特性的影响规律。分析结果表明,高温气冷堆氦气透平循环的压力损失主要由局部阻力和摩擦阻力组成。10MW高温气冷堆闭式氦气透平循环(HTR-10GT)发电系统在实际充装量调节及额定工况下,氦气在部件连接管道的局部压降占82.4%,沿程阻力压降占17.6%。氦气充装量减小时,局部压损系数不变而沿程阻力系数增大,导致循环效率降低;当充装量由100%降低到30%,连接管道的局部压降份额下降约20%,系统效率下降15%左右。随着充装量的减小,做功部件的进出口压力随充装量的变化线性变化,压气机的压比略有增大,透平的膨胀比有较大幅度的非线性增大。     

MVR系统中离心式蒸汽压缩机与蒸发器的匹配特性研究

为了保证机械式蒸汽再压缩（mechanical vapor recompression, MVR）系统的运行经济性和稳定性,对MVR系统中离心式蒸汽压缩机与蒸发器的匹配特性进行研究。针对蒸发器换热系数在新投、工作和结垢工况下的变化,提出了蒸发器运行温阻特性线的概念,并将其与离心式蒸汽压缩机的温升特性线叠加,从而开展离心式蒸汽压缩机与蒸发器的匹配分析。通过分析发现,离心式蒸汽压缩机的设计流量偏大或蒸发器的换热面积过小会导致匹配不足,易发生喘振,从而影响MVR系统的运行稳定性。而离心式蒸汽压缩机的设计流量偏小或蒸发器的换热面积过大会导致匹配过度,致使MVR系统的运行经济性差,甚至可能造成MVR系统无法建立热力自循环。结果表明,离心式蒸汽压缩机在MVR系统启动过程中会出现不稳定的喘振现象,可以通过系统参数的临时调节或采取辅助措施来避开不稳定区。设计时应保证离心式蒸汽压缩机的喘振裕度大于20%,蒸发器换热面积的设计裕度为30%;MVR系统运行时实际蒸发温度与设计温度的偏差应控制在±5 ℃以内。研究结果可为MVR系统的设计和调试提供参考。     

HTR-10螺旋管式直流蒸汽发生器的动态数学模型

为满足 10MW高温气冷堆 (HTR 10 )控制系统分析设计的需要 ,分析了HTR 10螺旋管式直流蒸汽发生器内两相流动和传热的实际过程 ,根据建模的要求和可能获得的结构数据 ,选择四方程漂移模型来描述螺旋管内两相流现象 ;经过仿真试算与实验总结 ,确定了模型中关键的结构关系式和传热工况的判断逻辑 ,以此为基础 ,建立了可反映直流蒸汽发生器在正常功率运行范围内动态特性的动态数学模型。通过对典型工况的动静态仿真计算和研究分析 ,表明所得的结果与理论定性分析和实验吻合 ,从而证明了该模型的正确性。所建立的动态数学模型还可以用于其他螺旋管式直流蒸汽发生器的研究设计     

10MW高温气冷堆给水流量调节回路的仿真研究

10MW高温气冷堆（HTR－10）动力系统自动控制的研究中,给水流量调节回路是其底导的三个重要回路之一,由于对象存在着非线性特性及参数变化范围大等特点,给控制器参数的工程整定带来很大困难,本文针对研究的需要建立了适用的回路模型,通过仿真总结了该回路PID控制器的参数调整方法和规律,对控制系统的工程实现和现场整定有直接的参考作用及指导意义。     

核电汽轮机凝汽器运行参数动态特性仿真研究

汽轮机凝汽器是核电站重要的辅机设备,其运行参数动态特性直接影响汽轮机运行的经济性和安全性。基于分布式热动力学原理,在考虑不凝结气体对凝汽器换热特性影响的前提下,建立核电站表面式凝汽器动态参数模型。采用Adams多步仿真算法对AP1000核电凝汽器实时系统进行仿真。分析循环冷却水温度、流量、汽轮机排汽量阶跃变化对凝汽器运行参数动态特性的影响。研究表明:进汽量阶跃增加工况的仿真结果与实验值基本吻合,进汽量阶跃降低工况计算值略小于实验值,仿真模型计算精度较高。研究结果可为核电凝汽器变工况运行提供参考。     

HTR—10螺旋管式直流蒸法发生器的动态数学模型

为满足10MW高温气冷堆（HTR－10）控制系统分析设计的需要,分析了HTR－10螺旋管式直流蒸汽发生器内两相流动和传热的实际过程,根据建模的要求和可能获得的结构数据,选择四方程漂移模型来描述螺旋管内两相流现象;经过仿真试算与实验总结,确定了模型中关键的结构关系式和传热工 的判断逻辑,为此为基础,建立了可反映直流蒸汽发生器在正常功能运行范围内动态特性的动态数学模型,通过对典型工况的动静态仿真计算和研究分析,表明所得的结果与理论性分析和实验吻合,从而证明了该模型的正确性,所建立的动态数学模型还可以用于其他螺旋管式直流蒸汽发生器的研究设计。     

制冷机房运行总功率的影响参数分析

为了提高制冷机房部分负荷下的运行效率,对主要参数影响制冷机房总功率的基本规律进行了研究。通过在TRNSYS软件上建立制冷机房仿真平台,以负荷率、冷冻水流量、冷冻水供水温度、冷却水流量和冷却水进水温度为参数,采用降维分析法,得到了五个参数影响制冷机房总功率的变化规律和影响程度的主次顺序。结果表明,不同参数对制冷机房总功率的影响程度不同,同一参数在不同其它参数条件下,其影响力将有所变化;不同工况下,均存在最佳冷冻水流量值和冷却水流量值使制冷机房总功率最小,且最佳流量值随工况条件而动态变化。     

10MW高温气冷堆蒸汽发生器实验参数测量采集系统

在对10MW高温气冷堆蒸气发生器流体流动稳定性进行理论分析的基础上，设计了该实验的参数测量系统。整个实验系统为全尺寸1:1工程模拟。通过对其分析，完成了动态信号的有效捕捉。实现微机的并联处理，实时监视系统设备的运行参数；完成了关键参数专用流量测量和在特殊环境下信号引出结构的设计。经过长时间的实验检验，其系统性能稳定可靠。     

HTR-10一回路流道气动特性和主氦风机运行参数的研究

通过试验得到了HTR 10一回路流道阻力特性以及主氦风机在堆上运行特性 ,包括压力升、转速、输入功率和效率 ,同时还测量和观察了主氦风机对一回路系统的加热能力和过程。对试验的原理和过程进行了介绍 ,对试验结果进行了分析。在试验结果的基础上 ,对HTR 10额定工况下一回路流道阻力值和所需的主氦风机运行参数进行了预测。与主氦风机运行能力相比较可以得出如下结论 ,主氦风机性能完全能满足HTR 10的运行要求并有很大裕量。     

高温核动力厂核蒸汽供给系统的比值控制

结合１０ＭＷ高温气冷实验堆核蒸汽供给系统的控制系统设计，介绍了适合于高温核动力核蒸汽供给系统控制的一种新方法－－比值控制。仿真结果表明：比值控制使堆芯氦气出、入口温度变化在允许范围内，主蒸汽温度维持为给定值。     

10MW高温气冷堆燃料循环系统热实验装置控制系统设计

为在反应堆的实际运行温度和氦气氦下考验１００ＭＷ高温气冷堆（ＨＴＲ－１０）燃料循环系统主要设备及其控制系统，进一步取得设计和运行经验，建造了全尺寸热实验装置。控制系统采用了ＯＭＲＯＮ Ｃ２００Ｈ ＰＬＣ和大型镶嵌块式模拟显示屏，通过计算机控制和监视整个装置的运行情况。所有设计和运行经验已在ＨＴＲ－１０的施工设计中得到应用。     

根据振动信号诊断氦风机故障的方法研究

氦风机是10MW高温气冷实验堆(HTR-10)的一回路主风机,是大功率、高转速、多环节的旋转运动系统,有发生多种故障的可能,而其工作正常与否直接关系到反应堆的安全运行。通过在线分析氦风机运行时的振动信号,可以对氦风机的运行情况进行深入、彻底地评估,对可能的故障尽可能早地进行预防性诊断,从而保证氦风机能够正常和安全运行。本课题从氦风机本身结构和特点出发,研究提出并实现了分别在时域和频域上对氦风机的振动信号进行分析、进而对氦风机故障进行诊断的方法和框架。     

10MW高温气冷堆堆用氦气阀门要求的研究

核电站运行时，阀门是最易发事故的设备之一，为了确保核电站的安全，必须选用安全可靠的阀门，１０ＭＷ高温气冷堆中的氦气阀门有十多个品种，３００多台，这些阀门是高温气冷堆中面广量大的承压设备。它们连接着高温气冷堆中众多的系统，对于保证高温堆的正常稳定运行及安全停堆起着重要的作用。本文简略地介绍了１０ＭＷ高温气冷堆对氦气阀门 要求。核级氦气阀门的设计、检验和出厂试验。     

相似理论在高温气冷堆氦气压气机中的应用

根据相似理论推导出在不同工质条件下进行压气机模化试验的决定性相似准则数并加以敏感性分析,研究发现马赫数小于0．5时,绝热指数对模拟性能试验引起的偏差很小;在几何相似的基础上,只需使流量系数φ和压头系数ψ相等就能保证运动相似,从而保证模型与原型流动相似。研究发现氦气轮机部分工况下的低雷诺数会降低压气机气动性能和稳定性。在确定了压气机模化试验参数的基础上,由氦气压气机设计工况推导出使用空气进行模拟试验时压气机的特性曲线图,为氦气压气机的试验与优化设计提供了理论依据。     

Economical Running of BEPCII Cryogenic System

BEPCII cryogenic system consists of a cavity cooling loop and a magnet cooling loop. Although the magnet cooling loop has lower heat load than the cavity cooling loop, it needs much more helium mass flow since only sensible heat of the supercritical helium is used to cool the SCQ magnets. As a result, excess liquid helium exists in the return line of the magnet cooling loop and should be evaporated by electrical heater, leading to a waste of cooling power. This paper discusses several solutions for operating the system economically.     

10MW高温气冷实验堆氦回路及其调节系统分析

在简要地分析了１０ＭＷ高温气冷实验堆氦气冷却系统的基础上，提出了主要氦风机用电动机变频器的选择方案，给出了电压／频率的设定原则，重点分析了氦气流量自动调节系统，并进行了数字仿真。