一种浮动核电站给水泵必需汽蚀余量整定方法技术

本发明专利技术公开了浮动核电站给水泵必需汽蚀余量整定方法，给水泵通过管路与除氧水箱连通，管路由多根管路节段相连而成，相邻两根管路节段不在同一直线上，相邻两根管路节段相连处以及管路节段与给水泵和除氧水箱相连处均为节点，将船体长宽高方向分别定义为X、Y、Z轴；方法包括如下步骤：多次测量各节点相对于船体摇摆中心的相对坐标；计算每次测量时的管路分别绕X、Y、Z轴转动所受到的附加压降以及沿X、Y、Z轴平动所受到的附加压降；计算管路的摩擦压降及管路上局部阻力件的形阻压降之和；计算并获取给水泵吸入口处有效汽蚀余量的最小值；根据最小值，计算给水泵吸入口处必需汽蚀余量。本法可以计算出满足给水泵运行要求的必需汽蚀余量。

A Method for Setting the Necessary Cavitation Allowance of Feedwater Pump in Floating Nuclear Power Station

The present invention discloses a method for setting the necessary cavitation allowance of the feed pump in floating nuclear power plant. The feed pump is connected with the deoxidizing water tank through pipeline, and the pipeline routes are connected with multiple pipeline segments. The adjacent two pipeline segments are not in the same straight line, the adjacent two pipeline segments are connected with the feed pump and the deoxidizing water tank, and the length, width and height of the hull are defined separately. The method consists of the following steps: measuring the relative coordinates of each node relative to the swaying center of the hull several times; calculating the additional pressure drop of the pipeline rotating around the X, Y and Z axes and the additional pressure drop of translating along the X, Y and Z axes; calculating the sum of the friction pressure drop of the pipeline and the shape resistance pressure drop of the local resistance parts on the pipeline; calculating and obtaining the water supply pump. The minimum effective cavitation allowance at the suction port and the necessary cavitation allowance at the suction port of the feed pump are calculated according to the minimum. This method can calculate the necessary cavitation allowance to meet the operation requirements of feed water pumps.

【技术实现步骤摘要】
一种浮动核电站给水泵必需汽蚀余量整定方法
本专利技术涉及蒸汽动力装置给水系统
，具体涉及一种浮动核电站给水泵必需汽蚀余量整定方法。
技术介绍
海洋条件下船体的运动状态发生变化，会影响到动力系统中流体的流动特性，进而影响到动力系统的运行特性。主给水泵组作为浮动核电站二回路系统关键设备，能否有效防止主给水泵汽蚀，是提高主给水泵组使用寿命的关键。受海洋条件的影响，浮动核电站给水系统会产生附加加速度和附加力，附加力改变了有效高度，就有可能导致给水泵入口压力低于对应温度下饱和压力，产生汽蚀，进而影响整个核动力装置的热工水力特性和正常工作状态。目前，国内外学者在对海洋条件进行分析时大多将其简单的等效为简谐摇摆运动，而实际的海洋条件下流体的流动特性极为复杂：船体可以围绕其初始平衡位置作6个自由度的振荡摇动，分别为X、Y、Z三个方向的平动和X、Y、Z三个方向的转动，且随着风浪流参数的变化，平动加速度、转动角度、周期也在不断发生改变。由于没有准确的模拟出海洋环境，实际工程应用中大多存在摇摆角度取值过大、周期取值过小的问题，大大降低了给水泵的有效汽蚀余量，而厂家提供的给水泵必需汽蚀余量难以满足要求，只能依靠增加除氧水箱和给水泵间高差来提升给水泵的有效汽蚀余量，给船体空间布置问题增加了难度。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种浮动核电站给水泵必需汽蚀余量整定方法，可以计算出满足给水泵运行要求的必需汽蚀余量。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种浮动核电站给水泵必需汽蚀余量整定方法，所述给水泵通过管路与除氧水箱连通，所述管路由多根管路节段依次相连而成，相邻两根管路节段不在同一条直线上，相邻两根管路节段相连处以及管路节段与给水泵和除氧水箱相连处均为节点，将船体长宽高方向分别定义为X、Y、Z轴；所述方法包括如下步骤：在模拟海洋环境条件下，多次测量各节点相对于船体摇摆中心的相对坐标；计算每次测量时的所述管路分别绕X、Y、Z轴转动所受到的附加压降；计算每次测量时的所述管路分别沿X、Y、Z轴平动所受到的附加压降；计算所述管路的摩擦压降以及管路上的所有局部阻力件的形阻压降之和；计算并获取所述给水泵吸入口处有效汽蚀余量的最小值；根据所述最小值，计算给水泵吸入口处必需汽蚀余量。进一步地，记节点总数为n，且自所述除氧水箱到给水泵方向对节点进行编号；测量各节点相对于船体摇摆中心的相对坐标具体包括如下步骤：获取各节点坐标(x1t,y1t,z1t)、(x2t,y2t,z2t)、…、(xnt,ynt,znt)以及船体摇摆中心坐标(xct,yct,zct)；各节点相对于船体摇摆中心的相对坐标分别为(x1t-xct,y1t-yct,z1t-zct)、(x2t-xct,y2t-yct,z2t-zct)、…、(xnt-xct,ynt-yct,znt-zct)，其中，t为测量次数的序号。进一步地，按照公式(1)计算所述管路绕x轴转动所受到的附加压降Prxt：按照公式(2)计算所述管路绕y轴转动所受到的附加压降Pryt：按照公式(3)计算所述管路绕z轴转动所受到的附加压降Przt：其中，b为节点序号；Prxt、Pryt和Przt的单位均为Pa；ωxt、ωyt、ωzt分别为第t次测量时所述管路绕X、Y、Z轴转动的摇摆角速度，单位均为rad/s；βxt、βyt、βzt分别为第t次测量时所述管路绕X、Y、Z轴转动的摇摆角加速度，单位均为rad/s2；ρ为所述管路内水的密度，kg/m3。进一步地，按照公式(4)计算所述管路沿x轴平动所受到的附加压降Pmxt：Pmxt＝axtρ·(xnt-x1t)(4)；按照公式(5)计算所述管路沿y轴平动所受到的附加压降Pmyt：Pmyt＝aytρ·(ynt-y1t)(5)；按照公式(6)计算所述管路沿x轴平动所受到的附加压降Pmzt：Pmzt＝aztρ·(znt-z1t)(6)；其中，Pmxt、Pmyt和Pmzt的单位均为Pa；axt、ayt、azt分别为第t次测量时所述管路沿X、Y、Z轴平动的平动加速度，单位均为m/s2。进一步地，按照公式(7)～(10)计算所述管路的摩擦压降Δpf：其中，n为节点总数，且自所述除氧水箱到给水泵方向对节点进行编号，管路节段与节点的编号方向相同；Δpf,i为第i个管路节段的摩擦压降，Pa；λi为第i个管路节段的沿程阻力损失系数，无量纲；Li为第i个管路节段的长度，m；ρ为所述管路内水的密度，kg/m3；di为第i个管路节段的内径，m；G为给水泵的给水质量流量，kg/s；Rei为第i个管路节段的雷诺数；η为水的动力粘度，kg/(m·s)。进一步地，记所述管路上的所有局部阻力件总数为k，自所述给除氧水箱到给水泵方向对所有局部阻力件进行编号；按照公式(11)～(12)计算所述管路上的所有局部阻力件的形阻压降之和Δpζ：其中，ΔPζ,j为第j个局部阻力件的形阻压降，Pa；ζj为第j个局部阻力件的形阻系数，无量纲；Dj为第j个局部阻力件所在的管路节段的内径，m；ρ为所述管路内水的密度，kg/m3；G为给水泵的给水质量流量，kg/s。进一步地，计算并获取所述给水泵吸入口处有效汽蚀余量的最小值包括如下步骤：按照公式(13)计算每次测量时所述给水泵吸入口处的有效汽蚀余量NPSHa：其中，Hg为除氧水箱与给水泵之间的高差，m；Prxt、Pryt和Przt为所述管路分别绕X、Y、Z轴转动所受到的附加压降，单位均为Pa；Pmxt、Pmyt和Pmzt为所述管路分别沿X、Y、Z轴平动所受到的附加压降，单位均为Pa；Δpf为所述管路的摩擦压降，Pa；Δpζ为所述管路上的所有局部阻力件的形阻压降之和，Pa；P0为大气压强，Pa；ρ为所述管路内水的密度，kg/m3；从得到的所有的有效汽蚀余量中，选择数值最小的作为有效汽蚀余量的最小值NPSHa,min。进一步地，计算并获取所述给水泵吸入口处有效汽蚀余量的最小值包括如下步骤：计算每次测量时的(Prxt+Pryt+Przt+Pmxt+Pmyt+Pmzt)，并从中选择最小值MIN(Prxt+Pryt+Przt+Pmxt+Pmyt+Pmzt)；再按照公式(14)计算有效汽蚀余量的最小值NPSHa,min：其中，Hg为除氧水箱与给水泵之间的高差，m；Prxt、Pryt和Przt为所述管路分别绕X、Y、Z轴转动所受到的附加压降，单位均为Pa；Pmxt、Pmyt和Pmzt为所述管路分别沿X、Y、Z轴平动所受到的附加压降，单位均为Pa；Δpf为所述管路的摩擦压降，Pa；Δpζ为所述管路上的所有局部阻力件的形阻压降之和，Pa；P0为大气压强，Pa；ρ为所述管路内水的密度，kg/m3。进一步地，按照公式(15)计算给水泵吸入口处必需汽蚀余量NPSHr：其中，NPSHa,min为所述给水泵吸入口处有效汽蚀余量的最小值；A为给水泵的容差系数，无量纲。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术提出的用于浮动核电站给水泵必需汽蚀余量整定方法，该方法简单易用，可计算出满足海洋条件下核电站给水泵运行要求的必需汽蚀余量。(2)本专利技术可以避免依靠增加除氧水箱和给水泵间高差来提升给水泵的有效汽蚀余量，降低了船体空间布置难度；另外，在给水泵必需汽蚀余量确定的情况下，该方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浮动核电站给水泵必需汽蚀余量整定方法，其特征在于，所述给水泵通过管路与除氧水箱连通，所述管路由多根管路节段依次相连而成，相邻两根管路节段不在同一条直线上，相邻两根管路节段相连处以及管路节段与给水泵和除氧水箱相连处均为节点，将船体长宽高方向分别定义为X、Y、Z轴；所述方法包括如下步骤：在模拟海洋环境条件下，多次测量各节点相对于船体摇摆中心的相对坐标；计算每次测量时的所述管路分别绕X、Y、Z轴转动所受到的附加压降；计算每次测量时的所述管路分别沿X、Y、Z轴平动所受到的附加压降；计算所述管路的摩擦压降以及管路上的所有局部阻力件的形阻压降之和；计算并获取所述给水泵吸入口处有效汽蚀余量的最小值；根据所述最小值，计算给水泵吸入口处必需汽蚀余量。

【技术特征摘要】
1.一种浮动核电站给水泵必需汽蚀余量整定方法，其特征在于，所述给水泵通过管路与除氧水箱连通，所述管路由多根管路节段依次相连而成，相邻两根管路节段不在同一条直线上，相邻两根管路节段相连处以及管路节段与给水泵和除氧水箱相连处均为节点，将船体长宽高方向分别定义为X、Y、Z轴；所述方法包括如下步骤：在模拟海洋环境条件下，多次测量各节点相对于船体摇摆中心的相对坐标；计算每次测量时的所述管路分别绕X、Y、Z轴转动所受到的附加压降；计算每次测量时的所述管路分别沿X、Y、Z轴平动所受到的附加压降；计算所述管路的摩擦压降以及管路上的所有局部阻力件的形阻压降之和；计算并获取所述给水泵吸入口处有效汽蚀余量的最小值；根据所述最小值，计算给水泵吸入口处必需汽蚀余量。2.如权利要求1所述的浮动核电站给水泵必需汽蚀余量整定方法，其特征在于，记节点总数为n，且自所述除氧水箱到给水泵方向对节点进行编号；测量各节点相对于船体摇摆中心的相对坐标具体包括如下步骤：获取各节点坐标(x1t,y1t,z1t)、(x2t,y2t,z2t)、…、(xnt,ynt,znt)以及船体摇摆中心坐标(xct,yct,zct)；各节点相对于船体摇摆中心的相对坐标分别为(x1t-xct,y1t-yct,z1t-zct)、(x2t-xct,y2t-yct,z2t-zct)、…、(xnt-xct,ynt-yct,znt-zct)，其中，t为测量次数的序号。3.如权利要求2所述的浮动核电站给水泵必需汽蚀余量整定方法，其特征在于，按照公式(1)计算所述管路绕x轴转动所受到的附加压降Prxt：按照公式(2)计算所述管路绕y轴转动所受到的附加压降Pryt：按照公式(3)计算所述管路绕z轴转动所受到的附加压降Przt：其中，b为节点序号；Prxt、Pryt和Przt的单位均为Pa；ωxt、ωyt、ωzt分别为第t次测量时所述管路绕X、Y、Z轴转动的摇摆角速度，单位均为rad/s；βxt、βyt、βzt分别为第t次测量时所述管路绕X、Y、Z轴转动的摇摆角加速度，单位均为rad/s2；ρ为所述管路内水的密度，kg/m3。4.如权利要求2所述的浮动核电站给水泵必需汽蚀余量整定方法，其特征在于：按照公式(4)计算所述管路沿x轴平动所受到的附加压降Pmxt：Pmxt＝axtρ·(xnt-x1t)(4)；按照公式(5)计算所述管路沿y轴平动所受到的附加压降Pmyt：Pmyt＝aytρ·(ynt-y1t)(5)；按照公式(6)计算所述管路沿x轴平动所受到的附加压降Pmzt：Pmzt＝aztρ·(znt-z1t)(6)；其中，Pmxt、Pmyt和Pmzt的单位均为Pa；axt、ayt、azt分别为第t次测量时所述管路沿X、Y、Z轴平动的平动加速度，单位均为m/s2。5.如权利要求1所述的浮动核电站给水泵必需汽蚀余量整定方法，其特征在于，按照公式(7)～(10)计算所述管路的摩擦压降Δpf：其中，n为节点总数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：程堃，刘现星，罗小雨，王成，孙海军，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42