蒸汽发生器试验本体快速冷却过程中主蒸汽法兰泄漏有限元分析

采用线弹性瞬态热固耦合有限元方法对高温气冷堆蒸汽发生器试验本体主蒸汽法兰在快速降温试验过程中出现的泄漏现象进行了分析。建立了主蒸汽联箱及法兰螺栓连接模型，模拟了主蒸汽法兰的预紧、加压、升温和瞬态降温过程，分析得出了导致法兰密封结构泄漏的主要因素是快速降温过程中法兰的局部变形及螺栓残余预紧力降低，导致密封面张开量大于金属O型环的可靠密封回弹量。在此基础上模拟了不同降温速率下法兰密封面的张开位移，结果表明，限制蒸汽降温速率可改善压力容器法兰的密封性能。     

蒸汽发生器一次侧人孔螺栓连接结构三维有限元分析

采用三维有限元模型,对核电厂蒸汽发生器一次侧人孔螺栓进行运行工况下的瞬态分析。综合考虑螺栓温度滞后、法兰转角及法兰与垫片嵌合面的弹塑性接触等因素,解决螺栓孔及人孔盖与法兰之间的空气传热问题,实现螺栓预紧模拟及螺栓载荷的动态提取,较真实地模拟出系统的变形协调性及传热特性,并根据规范对螺栓密封状态进行验证,对法兰连接结构及螺栓本身进行疲劳评价。     

两种不同密封面结构反应堆压力容器的密封性能对比研究

反应堆压力容器(RPV)密封面结构是影响RPV密封性能的重要因素。建立2种不同密封面结构的RPV三维有限元模型,研究其对RPV密封性能的影响,并得到上、下法兰轴向分离量以及主螺栓载荷等分析评价RPV密封性能的关键指标,同时,对比分析2种密封面结构形式的安全裕量,为优化RPV密封面结构设计提供理论依据。     

核级承压设备密封结构的有限元分析

在AP1000反应堆系统中,很多设备具有承压的功能,其密封性能直接关系到系统能否正常运行,因而密封失效是较之弹塑性失效、疲劳失效等更为基本的失效形式。在ASME规范中采用的密封结构设计方法是华脱尔斯法,此方法采用了一些保守的经验和假设,无法对密封结构处的变形和应力进行细致的计算。本文采用ANSYS有限元分析软件对核承压设备典型的密封结构进行了建模计算,提出了在有限元模型中螺栓预紧力和垫片的等效处理方法,能够对密封结构处垫片的回弹量、法兰的变形及应力分布进行预测。模型分析了采用华脱尔斯法进行密封设计时的设计余量,得到了垫片回弹量与设备内压之间的关系,对于核级承压设备密封结构的设计具有一定的借鉴意义。     

水平孔道“O”形环密封结构有限元接触分析

利用ABAQUS软件对研究堆水平实验孔道中异种材料法兰联接的密封结构进行了弹塑性接触计算.利用有限元分步加载技术,模拟了主螺栓预紧和加压过程,研究了主法兰的应力分布和结构的密封性能. .计算结果表明,在预紧状态和设计压力状态下,水平孔道中的异种材料法兰联接.双道"O"形环密封结构完全可以满足强度和密封要求.     

核主泵流体动压轴封副密封摩擦特性与寿命的试验方案研究

副密封处的摩擦性能与寿命是影响核主泵流体动压轴封寿命的关键因素，为了研究副密封处的长期运行寿命，建立了高频往复试验装置，以模拟副密封处在高压介质条件下的往复运动，获取了副密封处O型橡胶密封圈与对偶金属件在频率提高、位移幅值增加和介质压力提高3种工况下的摩擦力变化数据，结果表明：核主泵流体动压轴封副密封在正常运行工况频率为25 Hz、幅值约为30μm及介质压力为5.3 MPa时处于微动弹变状态；基于正常运行工况提高频率，在不超过300 Hz时副密封处的摩擦特性基本不会改变，但超过500 Hz时摩擦特性会明显变化；基于正常运行工况增加幅值和提高介质压力，副密封处的摩擦特性也基本维持不变。可见，在300 Hz以下提高频率对副密封寿命的影响可按线性增加考虑，能有效降低寿命验证时间。     

基于泄漏率的核设备密封技术研究

本文以稳压器双锥密封结构为对象,采用多线性随动强化模型模拟了垫片的压缩回弹力学行为,探究了降温速率和螺栓预紧力变化对密封面接触压力的影响,利用基于泄漏率的密封模型对密封性能进行了科学表征,建立了以最大允许泄漏率为准则的螺栓法兰垫片连接设计方法,解决了依据ASME和GB-150规范密封设计系统在使用过程中多次发生泄漏的问题,为工业领域螺栓法兰密封系统设计提供了新的思路。     

螺栓法兰连接中非线性垫片径向应力的解析计算方法

为准确评价螺栓法兰连接结构的紧密性,采用解析方法对螺栓法兰连接中非线垫片沿径向变形量和应力分布进行研究。解析方法计算得到的垫片变形量与应力分布与有限元法计算结果基本一致,但较有限元法计算的稍偏小。分析结果表明,垫片变形量及沿径向的应力分布都是不均匀的,由垫片内径向外径逐渐增大。     

CPR1000反应堆压力容器密封性能模拟技术研究

压水型核反应堆压力容器的密封性能是保证核电厂安全运行的关键因素之一。为了探索反应堆压力容器密封性能的数值模拟技术,本文建立了CPR1000反应堆压力容器(RPV)密封结构的热弹塑性三维有限元分析模型,考虑了运行期间的载荷及载荷组合,得到了反应堆压力容器在升温、运行和降温瞬态过程中上下法兰的轴向分离量、径向滑移量以及螺栓载荷等。分析结果表明热弹塑性三维有限元密封分析模型能够较好地模拟密封结构的性能。     

300MW核电站反应堆压力容器密封性能综合研究

概述了根据调研确定的300MW核电站反应堆压力容器密封性能综合研究的总体构思,给出了密封分析程序系统的建立与试验校核的主要研究结果,叙述了密封元件的研制和测试以及热态密封试验与热分析。据此,论述了秦山电站核容器的密封性能,提出了容器类型和密封判据等分类概念,说明了两个观点,即密封变形分析应作为客器总体应力分析的基础及瞬态密封分析中,热-接触耦合的要点在于确定螺栓温度滞后产生的螺栓载荷热增量,阐述了对密封机理的认识,最后对水压试验的热当量等作了讨论。     

圆盘台架O形环许用回弹及密封特性的试验研究

本文着重探讨自紧式金属 O 形环的密封特性,并用 φ600台架专门研究不同预紧载荷下法兰分离量与压力的关系,测得 O 形环的许用回弹量,许用密封比压。比较了 GH169 和不锈钢 O 形环的密封效果。讨论了 O 形环密封的影响因素,对密封设计和分析提供了必要的数据。     

主螺栓断裂对压力容器密封性能、应力及疲劳的影响分析

在理论分析和数值仿真技术基础上,研究并提出了一种主螺栓断裂对反应堆压力容器(RPV)密封性能、螺栓应力及疲劳的影响分析方法,采用该方法对主螺栓断裂影响进行了评价分析。结果表明,该方法适用于分析1根或多根主螺栓断裂情况对压力容器安全性能的影响,可以用于核电厂在运行中发生类似问题时判断反应堆能否继续运行。     

10MW高温气冷堆压力容器主法兰结构的有限元接触分析

10MW高温气冷堆（HTR－10）压力容器主法兰是HTR－10的关键结构部件,对HTR－10的正常运行起着重要作用。HTR－10压力容器主法兰采用主螺栓进行联接,采用一道金属“O”形环和一道“Ω”环进行密封。该研究课题对此主法结构进行了弹塑性接触计算,利用有限元分步加载技术模拟了主螺预紧以及加压过程中主法兰的应力和位移情况。计算采用二维轴对称结构模型和MSC MARC2000有限元程序。结果表明,无论是预紧状态还是设计压力状态。HTR－10主法兰能满足强度要求,“O”形环和“Ω”环也都有满足密封要求。     

抗热冲击稳压器双锥密封结构设计优化研究

通过开展稳压器双锥密封结构温度分布仿真、密封性能分析,获得了密封结构的温度分布和密封面接触应力随时间变化的规律,结合试验现象,确认了温度骤变带来的热冲击是双锥密封结构泄漏的诱因。为提高该密封结构对温度变化的适应性,提出了一种双锥密封结构的抗热冲击技术,即:将一种结构简单且便于安装的抗热冲击屏蔽应用于双锥密封结构,以提高其抗热冲击能力。计算结果表明,该技术有效降低了稳压器双锥密封结构承受的热冲击,对抑制人孔密封处的泄漏效果明显,提高了密封结构的可靠性。      

核级阀门法兰螺栓应力的声弹性测量

文中研究了联合采用超声横、纵波声弹性测量螺栓应力的新方法。介绍了螺栓中超声横、纵波往返时间之比的新参数M,该参数只与螺栓中的应力及材料特性相关。无应力时的参数M_o在相同热处理条件下的同种材料的螺栓中是一个常数。该方法已成功地用于测量已加载的核级阀门法兰螺栓中的应力,文中给出了部分测量结果。     

基于源项法的闭式回路架构对主泵性能影响的分析研究

传统的主泵流动分析平台多为简化的开式流路,与真实闭式回路运行工况存有较大差异。为探究主泵在真实回路中的流动特性与机理,以包含密封口环间隙的主泵全通道水力模型为研究对象,采用源项法进行稳态、瞬态计算分析研究。稳态计算结果表明:闭式循环回路中形成漩涡流态,致使主泵进口处发生预旋,产生入流畸变,导致湍动能有所增加,能量分布不均匀;瞬态计算结果表明:相较于开式流路,闭式回路入流畸变带来流场压力、速度、湍动能、压力脉动等特性的变化,导致泵体扬程、效率均有所下降,所受径向力、轴向力增大。闭式循环回路架构针对主泵流动性能的分析更接近真实流动。      

船用核动力装置止回阀的流固热耦合研究

针对船用核动力装置中止回阀的泄漏问题，利用流固热耦合仿真方法研究了温度快速变化对止回阀的影响，结果表明:止回阀的等效应力和变形量随温度的降低而降低；密封压垫和四合环最大等效应力位于阀门管道两端，最大变形量位于阀门前后部位；密封压垫的最大变形量和收缩率都比四合环大；由于高温高压的作用，密封压垫与阀盖之间产生了明显的间隙，易发生泄漏，且该间隙随温度的降低而扩大，可能加剧泄漏。      

反应堆冷却剂泵动压机械密封的工程开发与应用

反应堆冷却剂泵（以下简称主泵）轴密封由3级相同的动压机械密封串联组成，是主泵的心脏，其泄漏量直接决定主泵能否正常运行。本文提出了一种新型的挤压变形研磨法完成动压机械密封的制造，应用挤压变形工装和金属垫片使静环产生变形，在密封端面研磨出9个波形槽。功能实验表明，新型的机械密封在考核压力下的低压泄漏量满足主泵轴密封的设计要求；压力突变工况下的冲击考核实验表明，新型的动压机械密封摩擦副之间的液膜刚度未发生破坏，未出现密封失效。本文研发的动压机械密封在核电厂的运行状况与实验结果完全吻合，充分证明了该新型动压机械密封具有极高的工程应用可靠性。      

300MW核电站反应堆压力容器密封性能综合研究

概述了根据调研确定的300MW核电站反应堆压力容器密封性能综合研究的总体构思,给出了密封分析程序系统的建立与试验校核的主要研究结果,叙述了密封元件的研制和测试以及热态密封试验与热分析。据此,论述了秦山电站核容器的密封性能,提出了容器类型和密封判据等分类概念,说明了两个观点,即密封变形分析应作为容器总体应力分析的基础及瞬 态密封分析中,热-接触耦合的要点在于确立螺栓温度滞后产生的螺栓载荷热增量,阐述了对密封机理的认识,最后对水压试验的热当量等作了讨论。     

流体动压型核主泵机械密封腔内流动与传热研究

为研究某型号流体动压型核主泵机械密封流场和温度场的分布规律,使用Pro/E软件建立了机械密封环及密封腔的三维实体模型。采用k-ε湍流模型,基于ANSYS Fluent软件求解了纳维-斯托克斯(N-S)方程和能量方程。研究了密封环生热与密封腔散热的规律。分析了流体流动与温度变化趋势。结果表明:该型核主泵机械密封的压力以密封端面为界,分为高压区和低压区。在密封端面液膜压力由外径到内径逐渐降低。最高温度出现在密封端面处,由密封端面向外温度逐渐降低。液膜粘性剪切热通过密封环的热传导及腔内流体的对流换热作用而带走。机械密封的泵送环强化了端面热量的散失。