[发明专利]反应堆冷却剂泵叶轮完整性分析方法

说明书

本发明涉及一种反应堆冷却剂泵叶轮完整性分析方法：通过对叶轮水力模型试验测的叶片压力分布的简化分析，假设从叶轮叶片尖部到叶片根部压力趋势为线性径向滑移，沿着圆周方向无压力滑移，将叶轮水力模型试验测的叶片进口边的压力导入Ansys，将真机轴向力除以轴向反作用力获得压力载荷因子，压力载荷因子乘以模型试验进口压力分布获得真机进口压力分布。通过计算叶轮整个运行周期内经受的载荷周期循环，修正叶轮原材料性能参数、叶轮运行工况温度获取周期循环下的疲劳极限；优化叶轮载荷运行工况，计算得出相应载荷下的最大应力幅度的安全因子与设计安全因子对比分析，确认疲劳安全性。

技术领域：本发明涉及一种反应堆冷却剂泵叶轮完整性分析方法。

背景方法：反应堆冷却剂泵叶轮转子发生断裂，反应堆冷却剂环路流量降低。如果发生在满功率下，堆芯冷却剂流量的降低导致一回路温度迅速升高，此时如果反应堆没有紧急停堆，将导致燃料棒的损毁，威胁到电站的安全运行。目前国内针对水力部件轴向载荷、抗疲劳安全性分析以及叶轮断裂性分析计算多依赖经验公式或商业软件，计算结论误差较大，缺乏理论依据可信度低，很难应用到工程实践当中，特别是对设计要求极其严格的核电与军工产业，理论的缺失也是国内众多泵企仅能承制核二、三级泵的主要原因。

发明内容：

本发明的目的是提供一种反应堆冷却剂泵叶轮完整性分析方法，能够准确评估核主泵全寿命期内载荷。本发明的方法方案为：一种反应堆冷却剂泵叶轮完整性分析方法，主要采用叶轮水力模型载荷与真机载荷对比获取载荷因子，计算得出真机叶片压力分布，导入商业软件进行叶轮应力及变形量计算；计算叶轮整个运行周期内经受的疲劳极限，计算得出相应载荷下的最大应力幅度的安全因子：

一、叶轮应力分析计算：

1)假设从叶轮叶片尖部到叶片根部压力趋势为线性径向滑移，沿着圆周方向无压力滑移；

2)水力模型试验测的模型泵叶片进口边翼尖点P1_M、叶片根部点P2_M压力，叶片中部翼尖点P3_M、叶片根部点P4_M压力，叶片出口边翼尖点P5_M、叶片根部点P6_M压力，测点值作为评定点；

3)计算冷态额定工况下叶轮真机轴向力及转矩；

a)推力因子计算：

KF＝F_M/(ρ_M*g*H_M*D_M²)

KM＝M_M/(ρ_M*g*H_M*D_M³)

KF为叶轮轴向力推力因子；

KM为叶轮力矩因子；

F_M为模型泵叶轮轴向力，模型试验测量；

M_M为模型泵叶轮转矩，模型试验测量；

ρ_M为模型泵水密度；

g为重力加速度；

H_M为模型泵扬程；

D_M为模型泵叶轮外径；

b)真机轴向力及转矩计算：

F_p＝KF*ρ_P*g*H_P*D_P²

M_Z＝KM*ρ_P*g*H_P*D_P³