摘要：高温气冷堆主氦风机调试期间,由于一回路阻力低于设计工况,因而主氦风机无法完成全转速范围性能测试。基于主氦风机的理论特性与相似原理开发主氦风机不同阻力工况调试参数的推算方法。结合主氦风机单体试验工况点,准确推算主氦风机冷态与热态性能试验的工况点参数,并指导完成高温气冷堆主氦风机全转速、满功率性能测试。通过对主氦风机调试与出厂试验结果的对比分析,验证本推算方法的可行性,并给出空气介质与氦气介质工况转换的修正因子。通过主氦风机调试与运行数据的对比分析,可以看出本文提供的主氦风机调试工况具有足够的包络性,能够覆盖高温气冷堆运行期间主氦风机的所有运行工况,证明了本文提供的变阻力工况主氦风机调试方法满足高温气冷堆主氦风机性能验证需求,可用于指导后续高温气冷堆的主氦风机调试工作。

摘要：高温气冷堆一回路冷却剂为氦气,且冷却剂流量需根据反应堆功率进行调节。针对国内外有关主氦风机运行特性的相关研究仅限于实验室,实际商用运行及测试数据欠缺的问题,本文通过高温气冷堆主氦风机的理论运行特性分析,获得主氦风机的转速与流量、压力升、功率的公式,并基于高温气冷堆主氦风机实际运行测试数据,获取实际运行状态下的管网阻力曲线,对风机实际运行特性进行评估,总结分析各因素对主氦风机运行产生的影响,对后续主氦风机安全稳定运行提供指导,为主氦风机进一步优化设计及高温气冷堆的可靠运行提供依据。

摘要：针对主氦风机结构,建立包括主氦风机叶轮和叶片扩压器的数值研究平台。利用该数值研究平台对主氦风机叶片扩压器进口安装角进行优化设计。结果表明,设计工况下,叶片扩压器的最优进口安装角为13°,此时主氦风机静压升254 k Pa,多变效率达到91%。设定叶片扩压器进口安装角为13°,利用数值研究平台对主氦风机变流量特性进行研究。结果表明,设计流量下主氦风机性能最优,70%设计流量至120%设计流量为较优运行范围,120%设计流量至140%设计流量下压升不满足设计要求。

摘要：应用三维定常湍流数值模拟技术和基于雷诺时均方法的剪切力输运k-ω湍流模型封闭方程组,对主氦风机进气段的内部流动进行数值模拟计算,分析流动损失产生的原因。在此基础上对主氦风机进气段进行改型设计,结果表明,主氦风机进气段内部损失主要由内部流动的脱离和旋涡等造成;改型设计后得到的最优进气段的流动损失减小56.3%,达到工程要求。

摘要：HTR-PM（high temperature reactor-pebblebed modules）主氦风机是高温气冷堆的重要部件,使用氦气作为工作介质。由于空间结构限制,主氦风机采用了自带风冷的一体化结构,通过专设冷却装置将电机热量带出。为了能针对性地设计辅助叶轮,需要得到电机冷却流道的流动特性和传热特性等热工参数。该文针对主氦风机特殊的冷却流道进行了实验研究,通过对氮气工质下的实验获得了HTRPM的特殊风冷系统的流动特性和传热特性,并向氦气工质下的特性进行类推。根据实验分析和理论计算,给出了冷却系统的优化方案。该方案将为下一步HTR-PM主氦风机辅助叶轮的设计和优化提供重要基础。

摘要：具有固有安全特性的模块式高温气冷堆(high temperature gas-cooled reactor,HTGR)具有反应堆出口温度高的特点,可与闭式Brayton循环或Rankine循环耦合,实现高效率的发电。氦气透平压气机和主氦风机分别是与这2种循环耦合的高温气冷堆系统中的关键动力部件,该文针对氦气闭式Brayton循环,分别从稳态与动态特性2个方面揭示其内部循环机理;同时针对循环内核心部件氦气透平压气机,开展2.2 MW样机研制与120 MW商用氦气透平压气机设计。在主氦风机研制方面,顺利完成了10 MW高温气冷堆(HTR-10)主氦风机研制与高温气冷堆示范电站(HTR-PM)主氦风机研制,获得了主氦风机完整的性能数据。为进一步确保HTR-PM项目的顺利推进,搭建了主氦风机综合试验平台,同时测试了2种主氦风机(电磁轴承主氦风机和干气密封主氦风机)的性能。取得的研究成果体现了清华大学核能与新能源技术研究院在自主研发先进核能核心装备技术上取得了重大突破。

摘要：高温气冷堆主氦风机与压水堆主泵一样,均为反应堆一回路的关键设备。在反应堆正常工况下,两者具有相同的功能要求,但在事故工况时,因反应堆的运行特性不同,其功能要求各异。目前,对压水堆主泵的惰转特性已有大量的实验研究和实际运行结果,但有关主氦风机惰转特性的实验研究与理论研究还很缺乏。本文结合风机的气动特性与高温气冷堆一回路的阻力特性,从理论上研究高温气冷堆主氦风机的惰转特性,建立主氦风机惰转时的流量与转速的预测公式,并给出其数值预测结果,为高温气冷堆设计的初步安全分析提供依据。

摘要：高温气冷堆主氦风机是清华大学自主研发的先进核能核心装备之一,对于反应堆的正常运行至关重要。主氦风机停机会导致反应堆紧急停堆,直接影响核电厂的运行,并可能带来安全风险。因此,需要评估主氦风机的可靠性,并对主氦风机开展预防性维修策略研究,以保障高温气冷堆核电厂高质量运行。首先,该文使用故障模式、影响和危害性分析(failure mode, effects and criticality analysis, FMECA)方法识别主氦风机的关键重要部件;然后,基于各部件的通用数据评估得出主氦风机的故障率及各部件故障率占比,为提高主氦风机的运行可靠性提供参考依据;最后,使用以可靠性为中心的维修分析(reliability centered maintenance analysis, RCMA)对主氦风机的预防性维修策略进行规划,提出预防性维修方案建议。该文研究成果可为新研核能设备提升设计质量提供参考,为其他相关核能设施开展可靠性和维修性研究提供借鉴。

摘要：高温气冷堆核电站的主氦风机采用电磁轴承支承转子,其中的辅助轴承用于当电磁轴承失电后临时支承高速跌落的转子,保护电磁轴承和转子系统的安全。辅助轴承采用滑动轴承的形式,在跌落期间因摩擦系数高、发热量大,较易损坏。本文研究一种气动保护装置,采用动静压结合的气体轴承技术,在转子发生跌落时对辅助轴承进行一定保护。设计了专门的试验台架以验证保护系统的可靠性。为模拟转子跌落时对保护轴承的冲击,设计了一种采用与电磁轴承原理类似的电磁载荷模拟器。这种电磁载荷模拟器通过电流产生的电磁力可直接在模拟转子上加载轴向载荷,其设计最大载荷为110kN,定转子间隙为1mm。通过计算校核表明,该模拟器可满足试验要求。