微槽道表面喷雾冷却的实验研究

本文建立了以蒸馏水为工质的开放式喷雾冷却系统,研究了工质体积流量、槽道宽度、槽道高度对喷雾冷却系统换热性能的影响。结果表明:保持槽道高度为0.8 mm,喷雾流量为0.45 L/min时,随着槽底宽度从4 mm减小至1 mm,传热系数增加了41%;而当喷雾流量为1.25 L/min时,表面传热系数仅增加了8.5%,因此减小槽底宽度对喷雾冷却效果有一定的促进作用,但大流量时并不明显;保持槽底宽度为2 mm,改变槽道高度,当喷雾流量为0.45 L/min时槽道高度对热沉表面的换热影响较大,存在最优槽道高度(0.8 mm),此时热流密度和表面传热系数分别为198.5 W/cm~2、2.75 W/(cm~2·K),与光滑面相比增加了21.25%和30.95%,且存在最低表面温度;而当喷雾流量增至1.25 L/min时,喷雾冷却效果随着槽道高度的增加而持续增加。在以上基础上推导了微槽表面喷雾冷却强化换热机理,得出反映槽道尺寸对换热影响的微槽群表面无量纲准则方程。     

三通管内冷热掺混流动下的温度场预测

对三通管内冷热水的掺混流动过程进行试验研究,得到在30 ℃温差、不同进口流量比条件下掺混流域的温度场数据;提出基于BP神经网络的温度场预测模型,并将预测结果与实测数据进行对比。结果表明：掺混流域温度场特性的预测结果与试验数据吻合度较高,对温度振荡功率谱密度的分析也得到同样的结果,这对进一步研究管道热波动引起的管道热应力,以及进行管道热疲劳分析与寿命评估具有指导意义。     

某循环海水泵振动故障诊断与趋势分析

针对某CPR1000核电机组因循环海水泵的下部滚动轴承振动大、存在紧急降负荷运行或停运的风险,开展了振动故障诊断与趋势分析。通过分析该BCV 285型循环海水泵运行中的振动尖峰能量信号和振动速度均方根信号,发现该轴承外环滚道存在局部剥落且发生共振是海水泵振动大的主要原因。通过采取强化轴承的润滑和加强基础刚度等措施,减小了海水泵的共振响应。实践表明,实时监测振动速度均方根值的变化趋势可以指导该型循环海水泵的安全运行。     

核电厂电动主给水泵热启动的振动特性试验

试验研究了某国产压水堆核电机组(CPR 1000)电动主给水泵压力级转子热启动过程的振动特性,并提出优化运行措施。采用高采样率的振动数据采集设备,测试电动主给水泵在50%负荷、100%负荷联锁启动及再循环工况热启动时压力级泵的振动信号,发现启动过程中压力级转子存在振动较快上升然后缓慢下降至稳定的现象。通过分析振动趋势图、振动频谱图及振动轴心轨迹图等认为这属于渐变性强迫振动,振动变化至稳定的时间约为20min。根据压力级转子的结构特点,建立带初始热弯曲的Jeffcott转子动力学模型,分别研究弯曲变形和质量偏心的影响,认为压力级转子热备用期间存在暂态热弯曲是导致渐变性热致振动的主要原因,且通过实测壳体端面的热成像图得到验证。电动主给水泵的振动特性表明,热启动过程中应分别设置瞬态振动延时保护与稳定运行期间的振动定值保护。     

大功率风力发电机冷却系统的试验研究及数值模拟

冷却系统是风力发电系统的重要组成部分,其性能的优劣是衡量发电机能否安全可靠运行的重要因素。文章针对某型3 MW风力发电机的冷却问题,搭建了风力发电机试验台,研究了100%负载条件下冷却系统的性能表现,并采用数值模拟方法对其进行分析,提出了4种优化方案:1增大乙二醇流量;2降低乙二醇进口温度;3增大空气流量;4采用空心导线冷却方式。试验和模拟结果表明:电机在100%负载条件下温度高于电机所要求的工作范围,需要对冷却系统进行优化;空心导线冷却方式能对电机高温区域进行集中冷却,使温升符合电机工作要求,是冷却系统的最佳优化方案。文章的研究方法和研究结果可为我国风力发电机冷却系统的相关研究提供试验和理论参考。     

单级离心屏蔽泵转子动静摩擦故障诊断

试验研究单级离心屏蔽泵转子动静摩擦时的故障征兆与诊断方法。以某轴承磨损量存在阶跃变化现象的硼酸屏蔽泵为对象,试验发现振动幅值也存在周期性阶跃变化趋势,振动频谱以一倍旋转频率为主,振动幅值升高时会激发倍频分量。诊断屏蔽泵转子存在局部动静摩擦。解体检查验证了屏蔽泵后导轴承、叶轮与口环表面局部存在摩擦。研究表明单级离心屏蔽泵轴承磨损量和振动频谱信息可用于诊断早期动静摩擦故障及发展趋势。     

核电厂循环海水泵电机共振问题快速分析

研究一种计算振动系统自然频率的简易方法有助于现场技术人员及时分析并治理振动缺陷。结合某核电厂大型立式循环海水泵电机振动特征,利用机械振动学理论建立振动系统简化模型,通过静变形法计算出自然频率为13.5Hz。电机系统在11.3Hz叶片通过频率的流体脉动激励力作用下发生共振故障,通过计算如增加支撑能提高系统自然频率避开共振区,经现场实施成功处理了振动超标缺陷。该简化模型的合理性与简易分析方法的正确性得到验证,为该类问题的分析与处理提供了借鉴。     

某型核电汽轮机高压主汽调节阀组稳定性研究

研究某ARABELLE型百万千瓦级核电汽轮机高压主汽调节阀组的稳定性,提出优化运行措施。以某ARABELLE型核电汽轮机为研究对象,根据高压主汽调节阀组的配汽方式和布置特点分析其运行特性;建立阀组振动测试系统,测试高压调节阀在不同开度下阀杆的振动情况,研究阀组的稳定性。结果表明:高压调节阀开度在约2.9%时,阀杆存在共振现象;随着阀门开度增加,阀杆振动幅值略有升高,但基本保持稳定,振动以流体高频湍流诱发振动为主,激振力频率集中在0～5000Hz频段;满功率下阀组内部蒸汽流速符合行业标准,具有良好的气动性能和整体稳定性。但该型核电汽轮机在夏季满功率工况时容易进入高压调节阀流量特性曲线的陡峭区域,存在阀位抖动、高压进油管油压脉动和进油管爆裂等缺陷,采取适当提高功率设定值的运行方式等,有助于维持阀门开度稳定和机组安全运行。     

T型三通管冷热流体掺混数值模拟

针对T型三通管冷热流体掺混现象经常引发管道热疲劳甚至部件失效的问题,基于FLUENT混合雷诺平均N-S方程（Reynolds averaged N S equations,RANS）和大涡模拟（large eddy simulation, LES)方法,对其管内冷热流体掺混问题进行仿真模拟。对划分的LES和RANS计算域分别采用壁面模拟LES（wall modeled LES, WMLES)和k-ω SST模型进行计算,并将数值模拟结果与实验数据进行对比。分析功率谱密度（power spectral density, PSD）,预测管内冷热流体掺混过程的热疲劳敏感位置,结果表明：数值模拟预测结果与实验数据吻合度较高,热疲劳敏感位置也与实际情况相符合。混合RANS-LES方法适用于T型三通管冷热流体掺混问题研究。