主循环泵重量和体积的优化设计

主循环泵是核动力装置中的重要设备,其重量、尺寸是影响核动力装置整体重量、体积及布置的重要因素。本文采用自主开发的复合形-遗传优化算法,以主循环泵的重量和体积作为优化目标,对主循环泵进行了优化设计。结果显示：优化方案与母型相比重量减小了10.82%,体积减小了4.28%,优化效果显著。同时对主循环泵重量和体积受一回路运行参数以及泵转速影响的敏感性进行了分析,其结果可供工程设计参考。     

冷凝器重量优化设计

冷凝器是核动力装置中的重要设备,其尺寸和重量是影响核动力装置经济性和合理布置的重要因素.建立冷凝器的数学模型,开发相应的计算程序对影响冷凝器重量的设计参数进行敏感性分析.以冷凝器重量最小为目标,在所确定的约束条件下,采用复合形-遗传算法对冷凝器进行优化设计.结果表明,参考冷凝器的设计并不是最优方案,尚有较大的优化空间,...     

稳压器容积的优化设计

稳压器是核动力装置中的重要设备,它的重量和尺寸是影响核动力装置重量体积及布置的重要因素。本文采用自主开发的复合形-遗传优化方法对稳压器的净容积进行了优化设计,结果显示:优化方案与母型相比容积减小了40.9%,优化效果显著。同时对稳压器净容积受一回路运行参数影响的敏感性进行了分析,为工程设计提供参考。     

核动力二回路系统优化设计

二回路系统是船舶核动力装置的重要组成部分,其重量和尺寸是影响核动力装置合理布置的重要因素。随着船用核动力装置大功率、高推进速度的发展趋势,二回路系统重量和体积进一步增加,对核动力设备的设计安装带来困难,并严重影响船舶的机动性。本工作建立了二回路系统的数学模型,开发了相应的计算程序,并对影响二回路重量的设计参数进行了敏感性分析。以二回路重量最小为目标和在给定的约束条件下,采用混合粒子群算法对二回路系统进行了优化设计。研究结果显示,采用优化方案后,二回路系统重量减小了7%。最后对计算结果进行了分析,指明了二回路系统优化设计的方向。     

核动力装置冷凝器体积的优化设计

冷凝器是核动力装置中的重要设备,它的尺寸是影响核动力装置经济性和合理布置的重要因素。本文在总结冷凝器设计经验的基础上,建立了冷凝器的数学模型,并开发了相应的计算程序。在此基础上对影响冷凝器体积的设计参数进行了敏感性分析。以冷凝器总体积最小为目标函数,在所确定的约束条件下,采用复合形 遗传算法对冷凝器进行了优化设计。结果表明,参考冷凝器的设计并非最优方案,尚有较大的优化空间。也证明了该优化设计方法的可行性。本文的计算结果可为工程设计提供参考。     

核动力装置热效率及总体积的双目标优化设计

提高核动力装置热效率是核工程领域一直追求的目标。如能在提高热效率的同时,达到减小核动力装置尺寸,则不仅可以提高经济性,而且可以降低大型设备的制造、安装等方面的难度。因此,有必要借助优化算法开展以核动力装置热效率、体积为评价准则的双目标实例优化设计研究,寻找核动力装置实例设计参数的最佳组合。以此为背景,通过构建一种评价——优化耦合模型,实现了核动力装置的双目标实例优化设计。将优化程序模块与核动力装置双目标评价模型相耦合,并基于C#语言开发了计算程序,得到优化结果。其中,核动力装置双目标评价模型包括核动力装置热效率计算模型及体积评价模型。热效率计算模型是依据等效热降理论确定的,一种计算各级抽汽量的矩阵分析方法。此外,体积估算模型结合了回热、再热设备、主冷却剂泵数学模型,及其他已建立的设备数学模型,包括反应堆堆芯、蒸汽发生器、稳压器、反应堆冷却剂管道、反应堆压力容器、冷凝器、汽轮机,同时充分考虑了各设备之间的耦合关系。经优化计算,在满足结构和性能的约束条件下,核动力装置双目标最优设计方案的热效率提高近1.5%,装置总体积降低近10.3%。优化结果可为核动力装置小型化设计研究提供参考。     

核动力设备优化设计研究

降低核动力装置的重量可提高动力装置的综合性能,这也是评价核动力装置技术水平的一重要指标。蒸汽发生器和稳压器是核动力装置中的重要设备,本文以两个设备重量之和最小为目标,采用改进复合形优化方法对其进行优化设计。结果显示:与母型相比,优化设计方案的总重量减小了20.4%,优化效果显著。同时比较了设备耦合优化与单设备优化的差异,分析了设备重量受运行参数影响的敏感性,为工程设计提供参考。     

反应堆一回路装置的重量优化设计

本文将最优化理论应用到核动力装置方案设计中,以核动力装置重量作为性能评价指标,建立了核动力一回路系统中主要设备的重量评价模型,在对影响一回路主要设备重量的热工参数进行敏感性分析的基础上,应用自主开发的改进复合形算法对核动力装置总体热工参数进行寻优,在满足功率要求和安全准则的前提下,获得了使压水堆一回路装置重量最小的优化设计方案。优化设计方案与原始设计方案相比,重量减少了3.77%,从理论上证明了优化的可能性,可为工程设计提供参考。     

立式自然循环蒸汽发生器的重量优化设计

蒸汽发生器（SG）是压水堆核动力装置中重量及尺寸较大的关键设备之一,且随着SG大容量、大型化的发展趋势使其重量和体积进一步增加,这给设备的运输和布置带来了困难,因此,有必要在SG设计中,在满足换热性能及安全要求的条件下,寻找设计参数的最佳组合,以减小SG重量或体积。本文建立了SG重量评价程序,并在对影响SG重量的热工参数和结构参数进行敏感性分析的基础上,采用复合形 遗传优化算法,以SG重量为目标进行了参数优化设计。优化结果显示：与原始方案相比,优化设计方案的重量减小了17.16%,优化效果显著,并从理论上证明了优化的可能性,研究结果可为实际工程设计提供参考。     

船舶汽轮机优化设计

船舶汽轮机是船舶动力装置中关键设备之一,且随着汽轮机大功率的发展趋势,其重量体积进一步增加,这给设备的设计安装带来困难,并严重影响船舶的机动性。因此,有必要在汽轮机设计中,应用优化技术寻找设计参数的最优组合,以减小汽轮机的重量或体积。建立船舶汽轮机设计计算数学模型,对其重量受冷凝器压力、高低压缸功率比和低压缸末级径高比影响的敏感性进行分析。以船舶汽轮机重量最小为目标函数,在满足一定的结构及性能约束条件下,利用混合粒子群算法对其进行优化设计。研究结果显示,采用优化方案后,汽轮机重量减小了3.13%。最后对优化结果进行了分析,指明了汽轮机优化设计的方向。     

基于混合遗传算法的稳压器优化设计

本文建立了电加热式稳压器容积及重量计算的数学模型,编制了相应的计算机程序,在此基础上,对稳压器容积及重量受一回路运行压力和反应堆冷却剂出口温度影响的敏感性进行了分析。在选取合理的优化变量及约束条件后,利用混合遗传算法对稳压器重量进行了优化设计,计算结果显示,与原方案相比,采用优化方案后稳压器重量减小了153%,优化效果显著。     

核电厂凝汽器汽流激振问题研究与预防

针对某类型核电厂凝汽器在单列运行时发生多起因汽流激振导致的钛管开裂事件,采用基于多孔介质模型的计算流体动力学（CFD）方法对该凝汽器的喉部和管束区汽侧流场进行全三维数值仿真,计算得到凝汽器在多个单列运行工况下的汽侧速度场与钛管汽流激振风险系数分布。根据仿真计算结果,该凝汽器单列运行时,在靠近凝汽器垂直中心线的换热模块空冷区上方的指缝区表层钛管发生汽流激振的风险较高,为降低汽流激振风险需要考虑在相关位置安装防振条或实施预防性堵管。根据凝汽器单列运行泄漏工况数值仿真计算结果与核电机组实际运行记录,建议该核电厂凝汽器单列运行时在夏季、冬季工况下机组安全运行电功率限值分别为900 MW和600 MW。该凝汽器钛管跨距偏大,为了避免发生汽流激振现象,应将钛管跨距缩短到610.5 mm以下。     

核电厂汽轮机详细数值建模研究及其瞬态分析

以岭澳一期核电厂汽轮机部件为原型,利用系统程序RELAP5对其进行详细数值建模研究。通过在100%功率稳态工况下的计算证明,详细的汽轮机数值建模弥补了简化建模中焓值计算误差较大的缺陷。将详细的汽轮机数值建模整合到全范围核电厂热力系统模型中进行瞬态分析,并与岭澳一期核电厂原始实验报告中汽轮机负荷从97%功率水平阶跃变化至87%功率水平瞬态运行工况的数据曲线进行对比。结果表明,稳态模型的焓计算值与电厂实际值误差在2%以内,瞬态模型的分析参数趋势符合电厂实际情况。     

核电站凝汽器设备运行性能监督及诊断分析

发电厂热力循环中的凝汽器及循环冷却水系统,是保证汽轮发电机组经济、安全、稳定运行的重要系统设备。在汽轮发电机组的实际运行中,由于凝汽器压力变化受到蒸汽热负荷、冷却水进水温度、流量,以及真空系统严密性等诸多因素的影响,运行人员无法通过凝汽器运行压力、温度等直接监测数据来分析判断设备运行性能的好坏。本文依据制造厂家提供的凝汽器特性曲线,通过对某一核电机组的实际运行数据进行分析,并考虑实际运行中海水温度变化引起的凝汽器的变工况运行,提出了凝汽器冷却水温升、传热端差和运行压力等设备运行性能指标参数的基准曲线的确定方法。利用基准曲线可方便获取凝汽器设备运行性能指标参数的应达值,为凝汽器性能变化趋势分析及设备故障原因和诊断提供依据。在核电机组实际运行中,快速识别设备实际运行状态是否偏离设计工况,及时查找凝汽器设备性能劣化原因和处理设备故障,对于保障机组设备安全可靠运行至关重要。