發(fā)布時(shí)間：2020-03-30 02:24

【摘要】：安全閥作為保證系統(tǒng)安全的最重要的手段之一,被大量應(yīng)用在各種熱能動(dòng)力領(lǐng)域的承壓容器以及管道中,目前對(duì)安全閥的研究包括實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值模擬和輔助性的理論計(jì)算。由于安全閥所處環(huán)境的局限性,本文結(jié)合某核電站在檢修期間對(duì)安全閥的泄壓性能試驗(yàn)的結(jié)果,采用數(shù)值模擬的方法,通過設(shè)置不同的工藝系統(tǒng)參數(shù),來評(píng)估主蒸汽管道內(nèi)的壓力和溫度對(duì)安全閥主閥閥門開啟時(shí)間的影響;根據(jù)計(jì)算結(jié)果,初步分析和論述安全閥開啟超時(shí)的潛在原因,為該閥門的運(yùn)行、調(diào)試、試驗(yàn)和維修活動(dòng)提供指導(dǎo)。其次采用復(fù)雜的變拓?fù)涞膭?dòng)網(wǎng)格數(shù)值模擬方法研究高溫蒸汽安全閥瞬態(tài)泄壓特性和影響泄壓性能的因素,進(jìn)而改進(jìn)安全閥的結(jié)構(gòu),達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。模擬的對(duì)象為SE280類型閥門,屬于彈簧式安全閥,包括先導(dǎo)式電磁閥和主閥兩部分。建立安全閥的三維模型,模擬先導(dǎo)式電磁閥泄壓階段(閥瓣處于靜止時(shí))的安全閥瞬態(tài)泄壓特性,研究了安全閥內(nèi)不同截面的流場(chǎng)特性(壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)以及馬赫數(shù))和安全閥進(jìn)出口的流量特性;定量研究了安全閥內(nèi)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)主閥閥門開啟時(shí)間的影響程度,得出電磁閥泄壓孔(孔D)與導(dǎo)向筒聯(lián)接處面積對(duì)主閥開啟時(shí)間影響最大;安全閥內(nèi)流場(chǎng)參數(shù)在局部區(qū)域變化劇烈,會(huì)出現(xiàn)超聲速流動(dòng),產(chǎn)生激波現(xiàn)象。采用CFD模擬技術(shù),自定義了復(fù)雜動(dòng)網(wǎng)格變形技術(shù)模擬閥門泄壓的動(dòng)作過程。研究了蒸汽安全閥動(dòng)態(tài)泄壓特性和主閥閥瓣的動(dòng)力學(xué)特性;并研究了在不同入口壓力工況下的閥瓣的動(dòng)力學(xué)特性:主閥的閥門開啟時(shí)間隨入口壓力增加而變長(zhǎng);閥瓣的動(dòng)作時(shí)間在幾十毫秒就可以達(dá)到最大開啟高度處;安全閥全開啟流量特性與閥瓣的形狀有很大的關(guān)系,根據(jù)文獻(xiàn)得出的結(jié)果,本文安全閥幾何模型中的閥瓣形狀與文獻(xiàn)中的結(jié)果較吻合,也驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確程度。采用控制變量法,利用變形的動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)研究了不同過熱度、不同湍流模型和不同工質(zhì)對(duì)安全閥瞬態(tài)泄壓性能的影響,可實(shí)現(xiàn)的k-ε湍流模型和增加蒸汽的過熱度可以使安全閥快速開啟,以天然氣為工質(zhì)得到的安全閥閥門全開啟時(shí)間與水蒸氣相近,為后續(xù)安全閥實(shí)驗(yàn)提供了可能性;也研究了閥瓣在不同開度下的下部出口管道流場(chǎng)特性,在開啟高度60 mm范圍內(nèi)時(shí),出口流道內(nèi)參數(shù)受閥瓣與密封面之間的簾面積影響較大;當(dāng)開啟高度大于60mm時(shí),出口流場(chǎng)參數(shù)變化較前一階段變化不明顯,受外部大氣環(huán)境的影響較大。
【圖文】：

年份逡逑圖１－１邋２０１５年－２０１８年全國發(fā)電量統(tǒng)計(jì)分布邐圖１－２核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｐｏｗｅｒ邐Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｎｕｃｌｅａｒ逡逑Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ邋（２０１５－２０１８）邐ｒｅａｃｔｏｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑同時(shí)，核電的安全情況也引起了世界各國的質(zhì)疑，核電站的安全同樣不容小逡逑覷。安全生產(chǎn)一直是發(fā)電站的首要目標(biāo)，但是，１９７９年３月，，美國三里島核電站逡逑由于安全閥卡住使得廠內(nèi)出現(xiàn)泄漏事故；在２０１１年的３月，日本的福島核電站由逡逑于突發(fā)的地震導(dǎo)致核燃料泄漏，方圓幾公里內(nèi)均受到核輻射威脅，引起生物變異，逡逑后果不堪設(shè)想。嚴(yán)格的安全管理和設(shè)備正常運(yùn)行才能保證核電站的安全，核電站逡逑事故的原因多數(shù)均是安全閥問題，閥門的使用量大，尤其是安全閥，擔(dān)負(fù)著核電逡逑站的調(diào)節(jié)和系統(tǒng)的控制，保證核電廠的安全。由于核電站內(nèi)的工質(zhì)為高溫高壓狀逡逑態(tài)

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