【摘要】：核電作為一種新型能源越來越受世界各國的關(guān)注并被廣泛應用,然而在核電設備制造方面,我國現(xiàn)有的技術(shù)仍落后于其他國家,尤其是核主泵的設計和制造技術(shù)。核主泵是核電站一回路中重要的組成部分,被譽為核電站的“心臟”。而主泵飛輪又是核主泵的重要組成部件之一,其功能是保證主泵系統(tǒng)在緊急停堆的情況下仍能提供一定的惰轉(zhuǎn)動力,避免堆芯的高溫損壞引起核泄漏。因此,核主泵飛輪的設計直接關(guān)系到整個反應堆系統(tǒng)的安全。核主泵飛輪結(jié)構(gòu)主要有整體式結(jié)構(gòu)和多層套裝結(jié)構(gòu)。目前世界上最先進的核主泵AP1000即采用了多層套裝結(jié)構(gòu)飛輪,該飛輪分為三層:內(nèi)輪轂、重金屬鎢合金以及外輪轂。由于核電技術(shù)的嚴格保密和國外對該技術(shù)的封鎖,還未見設計原理的公開報道。本文采用有限元分析的方法研究多層套裝飛輪的結(jié)構(gòu)設計原理,以期為我國研發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的核主泵飛輪提供參考信息。首先,對多層套裝飛輪進行了強度分析以及過盈量適用范圍計算,為飛輪的尺寸設計提供基礎。計算結(jié)果表明,在滿足強度要求和防止脫落的前提下,這種多層套裝飛輪過盈量的適用范圍為0.7~1.2 mm。其次,研究了多層套裝飛輪的尺寸設計。由于主泵飛輪位于壓力容器內(nèi),設計空間受到了嚴苛的限制。其設計準則是盡量將重金屬鎢合金放置外沿處,以此來達到最大化提高轉(zhuǎn)動慣量的目的,但外輪轂的尺寸過小又會導致飛輪不滿足強度要求,因此多層套裝飛輪各層的尺寸優(yōu)化就顯得尤為重要�；诖�,我們研究了這種飛輪內(nèi)輪轂、鎢合金以及外輪轂尺寸變化對轉(zhuǎn)動慣量、應力分布以及飛輪脫落情況的影響規(guī)律,最終在滿足飛輪結(jié)構(gòu)強度以及避免發(fā)生脫落條件下,得到了這種多層套裝飛輪各層合理的尺寸分配。該多層套裝飛輪結(jié)構(gòu)尺寸設計相比同尺寸下的整體式飛輪全鋼材料設計,轉(zhuǎn)動慣量提高了69.1%。最后,研究多層套裝飛輪的振動特性,分析了飛輪在有無預應力作用下的振動模態(tài),發(fā)現(xiàn)預應力對飛輪各階模態(tài)的影響均不超過0.5%。同時還比較飛輪模態(tài)陣型六個自由度的參與系數(shù),發(fā)現(xiàn)這種多層套裝飛輪各階模態(tài)的振型以旋轉(zhuǎn)振型為主。本文對核主泵多層套裝飛輪尺寸分布、振動特性等進行了深入研究,為核主泵飛輪的結(jié)構(gòu)設計技術(shù)提供了基礎。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM623

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本文編號：2692395