核电厂主给水系统再循环阀设计布置试验研究

对某核电厂主给水系统再循环阀的设计布置进行试验研究,分析引起再循环管道在启泵瞬间突然跳动并伴随爆破声的根源,以及泵组基础错位及振动超标与再循环阀异常情况之间的关系。结果表明,多级笼式调节阀不能布置于有空气残留的高压给水管道中,否则在启动阶段将诱发破坏性水锤。通过优化再循环阀的设计布置,最终解决了主给水系统的非正常启动问题。      

适用于压水堆载热剂系统的新型止回阀

本文主要介绍适用于压水堆载热剂系统的新型无冲击止回阀和双阀瓣止回阀的结构特点,以及它们与常规的旋启式和升降式止回阀的性能比较。通过水力试验,初步证实了这两种止回阀的优点。     

压水堆核电厂主给水管道水锤计算及分析

核电厂二回路主给水系统是保证蒸汽发生器冷却的重要系统,同时也是水锤频发的管段,研究水锤对主给水系统的规律对于系统稳定运行具有重要意义。文章以主给水系统作为研究对象,通过Flowmaster软件的瞬态计算功能,建立给水泵、控制阀门等边界条件下的数学模型,计算阀门、泵关闭时产生的水锤压力,并且导出压力等参数的瞬时变化解。结论验证了Flowmaster瞬态计算功能计算水锤的可行性,结合工程实例说明,增加给水控制阀、给水泵关闭时间能有效控制水锤,改变给水泵、给水控制阀关闭触发信号间隔能缓解水力冲击,以及管径等因素对水锤的影响,对于实际工程中的设计和系统优化具有一定指导作用。     

双泵切换过程模拟及灵敏度分析

对双泵并联给水系统中泵切换过程进行了试验与模拟研究,通过试验结果验证了模型的正确性。利用模型对试验过程进行灵敏度分析,得出以下结论：双泵并联给水系统在泵切换过程中系统流量越小、离心泵转动惯量越大,则系统失水量越大,最低流量越小,系统恢复稳定时间越长;止回阀特征时间越小,主回路流量波动越趋于稳定,但对切换过程系统流量波动影响十分有限。     

非能动先进核电厂主给水管道水锤模拟计算

核电厂主给水系统用以保证蒸汽发生器的冷却,主给水管道作为其中主要的压力管道,直接向蒸汽发生器提供所需温度、压力和流量的给水。由于压力管道易发生水锤现象,研究水锤对主给水管道的影响是主给水系统设计的重要内容。本文以非能动先进核电厂主给水系统的设计为例,通过PIPENET软件对主给水管道的水锤现象进行模拟计算,分析主给水隔离阀不同的关闭形式、不同的关闭时间及主给水泵不同的关闭时间对管道内水锤的影响。结果表明,主给水隔离阀的关闭时间越缓慢、主给水泵关闭时间越长,主给水管道内的水锤压力和载荷越小。对于主给水隔离阀的关闭形式,选择行程-时间曲线为先快后慢的类型,产生的水锤压力和载荷最小。     

止回阀水锤分析

文章分析了止回阀水锤过程,求解了阀板运动微分方程,得到阀门开度无量纲数τ(t)的计算公式。用特征线法计算了止回阀水锤压力波。结果表明,偏置止回阀的水锤压力波最大峰值仅是悬挂式止回阀水锤压力波最大峰值的1/3。增大阀板的转动惯量J、加大限位角Φ_0可以减小水锤压力波峰值并能缓和阀板的振动。分析计算与实验结果符合得较好。     

核反应堆一回路系统水锤数值模拟

采用特征线法,针对核反应堆一回路系统特点建立完整的数学物理方程和边界条件。自主开发WAHAP水锤计算程序,并对含止回阀的4泵并联系统在启动及切换工况下的水锤特性进行模拟计算。计算结果表明,所研究工况中有2个不同阶段存在阀瓣多次剧烈撞击阀座的过程和2种形式的压差震荡。     

基于耦合程序的流体瞬变流动水锤现象分析

水锤现象严重威胁系统的安全,而设备的启闭是产生水锤现象的重要因素之一。本文针对并联双泵系统建立耦合程序,计算研究泵启动和阀门关闭时的流体瞬变水锤现象。验证过程证明了耦合程序的正确性,并将三维稳态模型计算结果与实验结果进行了对比,二者符合良好。瞬态分析中,动网格技术成功模拟阀门关闭,并获得了闭合时阀内的重要热工水力参数。通过对比泵启动耦合计算结果与传统RELAP5计算结果可知,耦合程序能正确预测水锤压力波和水锤载荷。耦合分析较一维计算能更直观地展现系统中重要设备内的流体瞬变特性。计算获得的三维瞬态特性能对阀门的设计和优化提供重要的参考。     

主给水泵再循环管道含气水锤问题诊断与治理

为解决田湾核电站3号机组主给水再循环管道出现的振动异常问题,对再循环管道应力、压力脉动以及振动测试数据进行了分析。结果表明,主给水泵出口再循环管道中残留气体诱发的启泵过程中的含气水锤是导致主泵振动异常的主要原因,通过调整输水管道最小流量阀位置可消除含气水锤,解决了再循环管道振动异常问题。     

大型非能动压水堆核电厂安全注射系统旋启式止回阀阻力变化对长期堆芯冷却影响分析

大型非能动压水堆核电厂在发生失水事故(LOCA)后的长期堆芯冷却阶段依靠重力向堆芯注入应急冷却水,其注射管线上设置的旋启式止回阀的阻力可随流量变化,管线的阻力可能将非预期地增加。根据旋启式止回阀阻力特性,为失水事故最佳估算系统分析程序添加相应的计算功能,对压力容器直接注射(DVI)管线双端断裂事故后长期堆芯冷却工况进行了计算分析。结果表明:安全注射管线上旋启式止回阀阻力变化对大型非能动压水堆核电厂LOCA后长期冷却的影响较小;在安全裕量不足的情况下,旋启式止回阀的阻力特性将影响到非能动注射管线的安全注射功能的执行。     

对冲式止回阀原理及启闭特性分析

压水堆核电站主泵工况变化时,由于止回阀阻止流体逆流,回路会发生程度不同的水击现象.水击严重时不但会产生瞬时超压,危害压力边界,也可能造成止回阀失效.对冲式止回阀是一种新原理止回阀,是为解决传统止回阀关闭时产生的严重水击现象而设计的.分析和实验表明对冲式止回阀能有效地解决回路的水击问题,也能可靠地阻止流体逆流.     

对冲式止回阀局部流动特性仿真模拟

当压水堆核电站主泵工况变化时,回路会发生程度不同的水击现象,严重时不仅会产生瞬时超压危害压力边界,也可能造成止回阀失效。对冲式止回阀是一种新型止回阀,其新型的导流结构设计可很好地减轻水击现象,提高核电站运行的安全性。本工作基于FLUENT流体仿真软件,利用动网格及UDF(用户自定义函数)技术,更真实地模拟了阀门关闭过程中冲压管喉部及其联接腔体内的流场与压力分布。模拟结果表明,虽然几何形状的变化会导致关闭过程中局部流速高于其他部位的,但对阀门关闭过程的稳定性影响很小。另外,通过对流场分析发现,阀门关闭过程可分为3个阶段,每一阶段均有其独立特征,为以后阀门结构的改进及可靠性分析提供了依据。     

Numerical simulation and optimization on valve-induced water hammer characteristics for parallel pump feedwater system

In this study, the method of characteristic line (MOC) was adopted to evaluate the valve-induced water hammer phenomena in a parallel pumps feedwater system (PPFS) during the alternate startup process of parallel pumps. Based on closed physical and mathematical equations supplied with reasonable boundary conditions, a code was developed to compute the transient phenomena including the pressure wave vibration, local flow velocity and slamming of the check valve disc, etc. Some interesting results were obtained and it was shown that severe slamming between the valve disc and valve seat occurred during the alternate startup of parallel pumps. The induced maximum pressure vibration amplitude is up to 5.0 MPa, which occurs under the high–high speed startup condition. The scheme of appending a damping torque with the check valve disc was also numerically performed to eliminate the water hammer for the optimum design purpose. The adoption of damping torque slows down the closing speed of the check valve and has been approved to be an effective approach. This work is expected to be instructive for the optimum design of the PPFS in NPPs so as to mitigate the potential damage caused by valve-induced water hammer.     

Mitigating check valve slamming and subsequentwater hammer events for PPFS using MOC

The method of characteristic (MOC) was adopted to analyze the check valve-induced water hammer behaviors for a Parallel Pumps Feedwater System (PPFS) during the alternate startup process. The motion of check valve disc was simulated using inertial valve model. Transient parameters including the pressure oscillation, local flow velocity and slamming of the check valve disc etc. have been obtained. The results showed that severe slamming between the valve disc and valve seat occurred during the alternate startup of parallel pumps. The induced maximum pressure vibration amplitude is up to 5.0 MPa. The scheme of appending a damping torque to slow down the check valve closing speed was also performed to mitigate of water hammer. It has been numerically approved to be an effective approach.     

压水堆核电厂三回路停泵水锤数值模拟

应用停泵水锤的基本理论．建立了压水堆核电厂三回路水泵、泵出口阀、冷凝器和出水虹吸井等边界条件的数学模型．并采用特征线法进行求解结合工程实例计算说明．泵出口阀的关闭程序对水锤压力的影响较大．水泵出口采用两阶段关闭液控蝶阀可以有效减小停泵水锤压力．但其关闭程序应在水锤数值模拟分析的基础上优化确定。     

Development of a swing check valve model for a low velocity pipe flow prediction

A swing check valve is commonly used to prevent a reverse flow in the pipe lines of a nuclear power plant. The flow resistance by the swing check valve varies with the location of the swing disk in the velocity range lower than the required minimum velocity for a full opening of the swing disk, thereby the fluid flow is significantly affected by the dynamic motion of the swing disk. Such a phenomenon is very important to analyze safety issues, one of which is the gravity feed following a loss of the residual heat removal (RHR) which occurs during a mid-loop operation. This paper focused on the development of a new check valve model to enhance the capability of the thermal-hydraulic system code. A new angular momentum equation for the disk of a swing check valve is proposed. The proposed model is implemented into the MARS code and verified through a comparison of the simulation results with the experimental data. In particular, the results of the simulation for the gravity feed line are comparably consistent with the real test data performed in a nuclear power plant.     

核岛重要厂用水系统停泵水锤计算分析

核岛重要厂用水（SEC）系统是核岛向最终热阱（大海）的直流海水输热系统、安全级系统,必须长期稳定、安全、可靠的运行。文章通过数值模拟的方法计算SEC系统停泵时的水锤过程,分析空气阀、单向调压水箱、缓闭止回阀水锤防护方案在SEC系统中的适用性。