核电转子论文

核电转子论文（共6篇）

核电转子论文 篇1

经过中国第一重型机械集团公司铸锻钢公司水锻分厂全体职工历经一个多月的日夜拼搏, 在公司有关部门的大力支持和配合下, 采用580吨钢锭锻造、目前国内最大、具有国际先进水平的核电常规岛低压转子日前在水锻分厂15000吨水压机上锻造成功。核电常规岛低压转子锻造的难度非常大, 对锻造设备和锻造技术都有极高的要求。

这次锻造的核电常规岛低压转子采用钢锭重量580吨, 是中国第一重型机械集团公司有史以来锻造的最大吨位钢锭, 无论重量和尺寸, 都创下了一重乃至国内锻造业之最, 证

轧辊中心距 (mm) :400

轧辊工作部分尺寸:直径 (mm) 320, 长度 (mm) 360

工件最大尺寸:直径 (mm) 25, 长度

轧辊中心距调整量 (mm) :±8

轧辊转速 (rpm) :20

轧辊相位调整量:±3°

电机功率 (k W) :11~15

姜堰大华公司王平生彭士松

核电转子论文 篇2

北京机电研究所为中国一重集团设计制造的“开合式热处理装备”近日在用户现场顺利通过了厂方验收。开合式热处理装备由开合式热处理炉和开合式喷淬机床及其自动控制系统组成, 可以处理AP1000低压转子、常规岛电机转子、汽轮机高压和低压转子等大型核电转子, 是核电转子加工、制造过程中的关键设备。

开合式热处理炉和喷淬机床均以立式旋转、对开方式打开与闭合。开合式炉中采用下支上扶机构, 且各机构按柔性化理念进行模拟与设计, 即通过调整下支和上扶机构, 开合炉就可用于多种尺寸、规格的转子加热。对于各段性能要求不同的汽轮机低压转子, 在开合炉内设计了特殊的隔离结构和控制方法, 通过两者的结合使用, 实现了在炉内不同高度范围内不同加热温度的精确控制, 从而确保低压转子各段性能满足使用要求。喷淬机床可实现喷水、喷风、喷雾三种淬火冷却功能, 且自上而下喷出介质的流量、压力、方向均可按工艺要求方便调整, 完全满足转子两端与中间因结构不同而需淬火介质量不同的要求。

核电转子论文 篇3

任何汽轮发电机系统中, 都存在转子失效并甩出碎块的概率, 转子甩出碎块称为飞射物。在这种可能的情况下, 最受关注的是飞射物可能损坏核反应堆系统的危险部位。美国转子能委员会 (URC) 发布的办法是:通过系统试验和定期检查转子, 将发生飞射物的概率保持在一个可以接受的低水平上。

转子飞裂可能由多种原因引起, 包括:汽轮机组失去控制而导致转子被加速至破坏性超速;高周或低周疲劳失效;应力腐蚀裂纹。对核电低压转子来讲, 应力腐蚀裂纹是引起可能失效的主要因素。

2 汽轮机转子飞射物的总概率

最初的核电低压转子采用套装叶轮结构。新的铸造技术允许采用全整锻转子, 叶片部分也重新设计, 采用全整锻转子技术消除了易产生高应力和峰值应力的轮孔和键槽, 转子峰值应力下降60%以上, 峰值应力的大幅下降导致转子产生飞射物的概率大幅降低。在应力值不变的情况下, 材料改进也将使抵抗相同尺寸危险裂纹的能力增长30%以上, 同时, 相应降低失效概率。1980年, 西屋公司对BB81R (1800r/min) 全整锻转子出现飞射物的可能性进行了评估。分析表明, 由于应力腐蚀而产生转子飞裂的概率, 在超过30年运行期后仍不超过10-5。

对于应力腐蚀裂纹而导致破裂, 转子在盘车和设计超速情况下的破裂是作为转子检查时间间隔的函数来计算的。图1给出了120%设计超速下的概率值。3根曲线分别表示:单根转子在盘车转速下的概率P (R) ;单根转子在设计超速下的概率P (O) ;3根转子的合成概率P (R) +P (O) 。

汽轮机飞射物的总概率P1由下式给出:

P1=P (r) P{m|r}+P (d) P{m|d}+P (i) P{m|i}+P (D)

P (j) :j工况出现的概率 (r=运行转速, d=设计超速, i=中间超速, D=破坏性超速) ;P{m|j}:j工况下发生飞射物的条件概率。

公式的前三项 (P (r) P{m|r}+P (d) P{m|d}+P (i) P{m|i}) 表示在较低转速下的飞射物概率, 前两项 (P (r) P{m|r}+P (d) P{m|d}) 的和可由图1曲线查得, 即每8年检查时间间隔情况下, 3根低压转子的概率之和小于5×10-7, 公式的其余二项 (P (i) P{m|i}+P (D) ) 由阀门可靠性指标确定。

在每8年检查时间间隔情况下, P{m|i}<1×10-6;同时, 经验表明, P (i) 与P (D) 是为相同等级的值, 均为1×10-5。这表明P (i) P{m|i}的值非常小, 小于1×10-11。因此, 在计算P1值时可以忽略此项。

最后一项因素P (D) 。破坏性超速是假定当同一蒸汽管道上的两个进汽阀在系统分离时关闭失效 (关不上) 。通过产生使一对阀可能同时关闭失效的所有可能方式的错误树来计算P (D) 值, 对这些方式分配概率并评估总概率值。经验表明失效的主要原因在阀门本身。

可靠性理论表明, 意外事件的概率可以通过试验来降低。调节阀关闭失效的概率随着它最后试验的时间延长而提高。每次阀门试验后将开始工作时, 其关闭失效的概率重置为零。当阀门被定期试验, 其关闭失效的平均概率为试验期间的概率值的一半。这样, 通过阀门试验频率, 可将一对阀关闭失效的总概率控制在可接受的范围内。

应用1000MW核电汽轮机的再热蝶阀, 它们的可靠性在美国已经被评估过。通过阀门的可靠性得出破坏性超速的概率。由于很多因素影响阀门可靠性, 故在此情形下多采用一些保守方法。图2曲线是根据美国同类阀门的可靠性统计数字得出的 (包括中间超速) , 并且是保守的。

其中, P (D) =nP (t) , n为系统分离率。系统分离率是与当地电网有关的参数, 所谓系统分离是指汽轮发电机与电网分离, 这种分离导致汽轮机跳闸。不同的电厂可能有不同的系统分离率, 如果电厂没有此数据, 可以根据其所属地区的其它电厂的情况得出合理的系统分离率。

如果系统分离率1a-1, P (D) =P (t) , 曲线表明:30d (一个月) 一次试验将得到1×10-5的破坏性超速概率P (D) 。

如果系统分离率2a-1, P (D) =2P (t) , 曲线表明:试验间隔必须15d (两周) 才能保证破坏性超速概率P (D) 小于1×10-5。

(注:NRC美国原子能管理委员会规定P1<10-5符合核电汽轮机安全准则)

3 结论

由高周和低周疲劳因素造成的飞射物概率低于美国原子能管理委员会的安全规定, 因此不需要定期检查来控制。对新机组第一年运行时, 建议阀门试验次数不少于每月一次。

摘要：文中对汽轮机飞射物概率进行了分析, 对4种转速下的飞射物概率进行了评估, 并指出在60年运行期间, 产生飞射物的概率不超过10-5/年, 通过定期检修可以满足NRC安全许可的要求。

核电转子论文 篇4

核电站用离心泵经常由于轴、叶轮等转子部位在制造过程中存在机械加工误差、装配变形误差等, 引起转子质量偏心, 从而造成转子不平衡。

所谓转子不平衡, 是指转子质量分布不均匀致使重心偏离回转轴线, 从而激发惯性离心力而引起转子振动。不平衡能够对设备的支承产生附加动压力, 引起转子的内应力或弯曲, 过大的弯曲和变形将对转子产生有害的影响, 不仅加速轴承、轴封等零件的磨损, 降低其寿命, 而且振动通过轴承和支座传递到地基, 引起整个设备和周围设备的剧烈振动。

离心泵转子动平衡的校正平面通常情况选为叶轮, 叶轮属于泵设备的主要水力部件, 其外型设计对泵的性能产生至关重要的影响。因此, 在叶轮上通过加重的方式实现动平衡是不切实际的, 可以通过选择车削、打磨的方式在不平衡部件去重。

二允许剩余不平衡量

在工程应用中, 离心泵转子动平衡测量的是转子或支座的振动, 振动越大, 不平衡量越大, 两者是密不可分的, 但是它们之间没有一个具体的计算公式进行转换, 因为振动大也可能是存在其他原因, 如支座松动、支撑刚度低等。

剩余不平衡量是检验离心泵转子动平衡效果的标准, 转子动平衡的目的是通过在校正平面上加重或去重, 调整整个转子的质量分布, 使得剩余不平衡量减小到标准规定的范围内。

转子不平衡量为不平衡质量与其质心到轴线距离的乘积, 其单位是g.mm。转子动平衡的允许剩余不平衡量U计算公式为:

其中:

W为转子质量, 单位kg;

e为转子的许用质量偏心距, 单位mm;

可推出转子的质量偏心距为:

那么, 转子的允许剩余不平衡量可由以下公式表示:

其中,

W为转子质量, 单位kg;

G为转子平衡等级, 单位mm/s;

n为转子转速, 单位r/min;

在大多数情况下, 平衡允差的参考平面位于支承面附近, 在工程上通常把转子的支承面作为平衡允差的参考平面 (允差平面) 。如果转子不平衡量超出平衡允差, 那么就需要在校正平面上加重或去重, 进行转子动平衡。

1. 单面平衡。

就单面平衡而言, 各允差平面 (支承面) 的允许剩余不平衡量均集中在一个校正平面上, 校正平面上的允许剩余不平衡量UⅠ计算公式为:

校正平面上允许剩余不平衡质量ΔWⅠ为:

其中:

W为转子质量, 单位kg;

G为转子平衡等级, 单位mm/s;

n为转子转速, 单位r/min;

R为校正面加重、去重部位的半径, 单位mm。

2. 双面平衡。

核电站用离心泵多为刚性转子, 刚性转子在运转过程中由不平衡量产生的不平衡力和不平衡力偶, 均可以分解转化到转子任意两个平衡面上。

对于双面平衡, 允许剩余不平衡量可分配在两个允差平面 (支承面) 上, 每个支承面上的允许剩余不平衡量与两支承之间的距离L以及转子质心到各支承面的距离LA、LB有关, 两个允差平面 (支承面) 的允许剩余不平衡量分别为:

其中:

W为转子质量, 单位kg;

G为转子平衡等级, 单位mm/s;

n为转子转速, 单位r/min;

L为两支承间距, 单位mm;

LA为转子质心到支承面A的距离, 单位mm;

LB为转子质心到支承面B的距离, 单位mm;

校正面的允许剩余不平衡量与允差平面 (支承面) 上的允许剩余不平衡量存在一定的转换关系, 对于校正面位于支承面内侧的情况, 校正面Ⅰ和校正面Ⅱ的允许剩余不平衡量分别等于与之相接近的允差平面 (支承面) 上的允许剩余不平衡量, 即:

如果用校正面的允许剩余不平衡质量ΔW表示, 则有:

其中:

W为转子质量, 单位kg;

G为转子平衡等级, 单位mm/s;

n为转子转速, 单位r/min;

L为两支承间距, 单位mm;

LA为转子质心到支承面A的距离, 单位mm;

LB为转子质心到支承面B的距离, 单位mm;

RⅠ为校正面Ⅰ加重、去重部位的半径, 单位mm;

RⅡ为校正面Ⅱ加重、去重部位的半径, 单位mm;

根据实际情况, 制造厂现场在进行转子动平衡时, 取转子质心到两支承面的距离相等, 即LA=LB, 并且校正面Ⅰ和校正面Ⅱ的半径往往相同, 即RⅠ=RⅡ=R, 因此公式 (8) 可以简化为:

三转子动平衡注意事项

1. 转子动平衡试验前, 确保转子部件完全按照转子部件图纸

安装, 清理叶轮过流部位和轴心部位, 确保结合部位清洁, 当转子安装在测试假轴上时, 确保使用假键补偿键槽空缺部位。

2. 通过图纸查取转子平衡等级、工作转速、校正半径等参数, 现场应称取转子重量, 计算转子校正面的允许剩余不平衡量。

3. 泵设备转子动平衡选用在校正面 (叶轮) 上去重, 考虑叶轮

的结构, 通常将一个极坐标位置的不平衡量进行分解, 然后在一个扇形范围内通过车削或打磨的方式去除一定质量, 但是去除过程中须保证不得影响叶轮的强度, 制造厂的图纸或动平衡程序一般规定了叶轮去重面最大去重厚度或最小剩余厚度数值, 这一点需在平衡过程中严格控制。

参考文献

[1]李斌, 陈旭, 李建辉.现场动平衡技术在生产中的应用[J].上海计量测试, 2007, 34 (3) :30-31

[2]张春雷.旋转机械状态监测与现场动平衡[D].西安:西北工业大学, 2002

核电转子论文 篇5

氢、氧是金属材料中的有害元素。钢中溶氢会引起钢的氢脆、白点等缺陷, 这种现象在合金钢中尤为严重。锻件中有了白点, 使用时会发生突然断裂, 造成不测事故, 这对高速运转的动力机械是十分危险的。钢中的氧对钢的机械性能有不利影响, 它使钢的强度、塑性均降低。准确测定钢铁等金属材料中氢、氧含量有助于提高我公司产品质量。

2 实验部分

2.1 实验仪器和试剂耗材等

ROH600氧氢分析仪 (美国LECO公司)

KQ-700VDE型超声波清洗器 (昆山)

德国赛多利斯CP124S电子天平 (灵敏度0.1mg)

莱博泰科H150-1500型冷却水循环器,

石墨套坩埚 (常州、北京纳克公司和LECO公司) 。

LECO无水高氯酸镁 (24至48目) ;LECO碱石棉 (20至30目) ;LECO氧化铜 (20至30目) ;镍篮 (7mm*12mm) 研制单位:北京纳克公司、沈阳金属所、北京有色金属研究总院和LECO公司) ;美国ALPHA锡片 (9T-7516) 。普通氮气 (99.99%) ;高纯氩气 (≥99.999%) 。

2.2 分析原理:

该仪器使用惰性气体高纯氩气作载气, 脉冲电极炉将石墨坩埚电极加热, 通过改变电流和功率来控制加热温度, 其炉子最高功率可达7000W约3500℃.当试样投入到已加热的坩埚中后, 试样在惰性气氛 (氩) 中被熔融, 试样中的氢以H2形式析出, 氧和坩埚中的碳形成CO和少量的CO2, 从炉中释放出的混合气体被载气 (氩气) 携带, 通过加热的稀土氧化铜, 使CO氧化成CO2, H2被氧化为H2O, 由H2O红外检测池检测氢含量, 1个CO红外池和2个CO2红外检测池共同检测氧含量, 随后再经碱石棉吸收CO2和无水高氯酸镁吸收H2O。红外吸收池所得电信号经微机的数学运算直接输出氧、氢的含量 (以质量分数表示。

3 结果与讨论

3.1 试样的制备和实验环境

3.1.1 试验环境。

氧、氢的测定极易受到环境的污染, 如试样加工过程中易遭到机油等的玷污, 试验结果表明:加工样品所用设备的清洁程度和燃烧炉膛内上、下电机表面的清洁程度都对氧、氢含量的结果有较大影响, 因此为获得较好的分析结果必须保证整个样品在制备过程、分析过程中相应的设备、环境的清洁。

3.1.2 样品制备对分析结果的影响。

钢铁、镍合金和铜合金等材料车成直径5mm、长4~6mm、0.5~1.0g左右的圆柱状样品, 车削过程中要防止试样表面氧化和玷污, 加工好的试样在分析前依次用四氯化碳、乙醚、丙酮清洗 (包括标样) , 如试样表面很干净, 只需用丙酮清洗即可。制备好的试样当天用不完, 须储于干燥器内, 并存于阴凉避光处。用作分析的钢样应无气孔、裂纹等缺陷。

测定下列金属材料中氧含量时, 试样的表面处理方法:

纯铁:草酸 (50g/L-1) 加纯铁, 滴加过氧化氢 (W=30%) , 待试样表面光亮后, 用流水冲洗, 无水酒精洗涤, 吹干, 置于干燥器中。

铜:浓磷酸5ml, 浓硝酸2.2ml, 冰醋酸2.8ml, 样品置于混合酸中1~2分钟, 用流水冲洗干净, 无水酒精洗涤, 于60℃吹干, 置于干燥器中。镍:浓硝酸2.5ml, 冰醋酸7.5ml, 浓盐酸0.15ml, 样品置于混合酸中30~60秒, 用流水冲洗干净, 无水酒精洗涤, 于60℃吹干, 置于干燥器中。

钛是化学性质最活波元素之一, 有时人们把它当作"吸气剂"来使用, 因此要准确地测定钛和钛合金中的气体杂质存在一定的困难和需要一定的技巧。钛板、钛棒及钛合金等样品, 或截成4*4*2毫米的小块, 或车成Ф3*4~5毫米的小圆柱体, 而后用丙酮 (有文献用四氯化碳) 去脂。纯钛样品可放在浓度为4%的氢氟酸溶液重进行浸蚀10~15分钟, 以除去表面氧化物, 而后用无水酒精处理, 干燥、称重、留待分析。以钢中氢氧为例说明样品表面处理对气体分析结果的影响上面所用试样含量范围H≤1.5μg/g, O≤35μg/g.试验表明试样清洗前分析结果高偏差大证明表面有油污, 清洗后样品不仅在合格范围内而且结果平行偏差小。

3.2 氧氢分析仪的分析界面。

分析界面上面显示分析数据, 下面显示与分析数据对应的分析曲线, 通过分析曲线可以看出氧氢释放是否正常。

3.3 环境图表。

通过环境图表监控仪器是否在正常状态下工作, 正常状态下:

载气1480~1500psi (磅每平方英寸) 之间。动力气40~45psi之间。载气流量450cc/min

3.4 分析功率的选择

3.4.1分析功率对氧氢的释放有影响, 过高反应剧烈会造成试样的迸溅, 对仪器及测定可能造成不良影响, 过低氧氢释放不出来, 而且氧氢是联测, 经过试验钢中氧氢、钛合金中氧氢分析功率在4500W时氢氧都能达到较完全释放, 铜中氧分析功率在2800W时氧会达到较完全释放。

3.4.2分别在分析功率4000W、4500W和5000W条件下对Leco标准样品 (502-416) 进行了试验, 结果见下表

结果表明:功率在4000W和4500W时随着功率的逐渐增加, 氢、氧的数值也逐渐增大接近标准值, 功率在5000W时数值变化不大, , 说明试样中氢, 氧在4500W时已达到较完全的释放。过高的分析功率将产生更多石墨粉尘, 同时反应剧烈会造成试样的迸溅, 对仪器及测定可能造成不良影响, 因此选择分析功率为4500W。

4 结论

4.1使用OH900仪器时, 由于老仪器已用九年多, 脱气过程不完全分析曲线下移, 每分析一个试样, 要进行一次空烧。浪费分析时间、仪器试剂、自来水和气源等。ROH600可以连续分析试样, 不存在脱气不完全现象。

4.2由于OH900仪器采用红外吸收法测定氧, 热导法测定氢, 同一金属材料样品氧氢不能联测, 氢和氧要分别在不同分析条件下测定。ROH600可实现一次投样, 氧氢同时分析出准确数据。

摘要：研究应用先进的氧氢分析仪, 完成对钢铁、纯铜、钛合金等电机用金属材料中微量氧、氢的联测定的最佳工作参数, 分析结果稳定可靠。

关键词：惰气熔融,红外吸收法,电机用金属材料,氧氢联测

参考文献

[1]胡少成等.《固态金属及合金材料中氧、氮、氢联测技术进展》.冶金分析 (Metallurgical Analysis) , 2009, 29 (11) :34-40.

核电转子论文 篇6

哈尔滨电机厂有限责任公司以往采用在通风孔冲制后, 使用常规金加工倒角方式对冲制通风孔进行倒角, 此种工艺倒角刀具很难达到四周倒角后的图纸尺寸。因此, AP1000半速核电机组考虑在冲模上加装倒角功能, 通过冲模上自带的凸起, 在冲孔时通过冲头和下模突起部位接触时的瞬间挤压力进行倒角。

2 通风孔倒角关键技术分析

哈尔滨电机厂有限责任公司常规冲孔产品最大孔尺寸为51×3.4 (mm) , 核电产品冲孔尺寸为32×14 (mm) 。冲孔宽度是目前冲孔产品里最大的, 冲头与铜排接触面积增大, 极易导致冲孔后铜排变形, 因此铜排下模与冲头的配合间隙调整尤为重要。

下模凸起的形状直接影响冲孔后铜排倒角质量, 由于倒角尺寸仅为0.5-0.75mm之间, 其对精度、耐用性、可替换性均有较高的要求。

常规产品下模为光滑平面, 铜排在其上运动。加装倒角凸起后铜排拉动时易划伤铜排表面, 受模具结构要求只能加装垫高装置, 在铜排运动时该装置托起铜排高于凸起, 冲孔时铜排下落与凸起接触倒角。

3 重点研究内容

3.1 冲模各部件结构、精度的确定

在前期模具结构探讨过程中, 受冲床和拖料机构等工装工具的客观条件影响, 核电冲模按照常规冲孔类产品模具结构设计。冲孔工作过程为: (1) 冲床运动带动上模通过导柱定位向下运动; (2) 下模侧压块和上模的橡胶柱分别从铜排宽度和厚度方向对铜排进行固定; (3) 冲头与铜排接触产生剪切力冲出通风孔。

确定冲模基本结构后, 需根据倒角需要在下模上加装闭环型凸起。由于凸起部位受到的纵向剪切力较大, 因此考虑凸起必须结实耐用, 保证相当次数使用寿命的同时, 要便于更换和修磨。经过反复试验, 制作出一体式的下模 (见图1、图2) , 下模通过焊接方式与下模把配装, 当凸起磨损时方便更换。在初次制作时, 使用数控铣床加工该凸起, 其形状难以保证导致冲孔后倒角不均匀有明显棱边。经过与工装设计和工艺部门沟通, 采用坐标磨床加工, 凸起的圆R位置完全符合倒角要求。并且经过多次反复冲孔后, 凸起并无变形且倒角均匀。

为保证冲孔后断裂带长度和倒角压制后的尺寸, 根据其他冲孔类产品模具设计制造经验, 经过反复研究实验, 同时提高模具加工精度, 冲头公差控制在0.01mm总间隙控制在0.1-0.2mm之间。

3.2 铜排纵向运动时的防划伤措施

新制下模凸起与铜排相对移动时尖锐部位极易划伤铜排, 通过多次试验, 在凸起前后方加装弹性滚珠。在铜排运动时弹性滚珠托起铜排高于凸起, 在冲孔时冲头与铜排接触瞬间弹性滚珠受压下降 (工作原理见图3) , 完成冲孔运动 (见图4) 。

4 结语

AP1000核电百万转子线圈直线铜排冲孔倒角的攻关成功, 在完全保证三菱公司要求的基础上, 开发工装工具新功能和新用途, 使得直线冲孔倒角完全在一台设备一道工序上完成, 极大地提高生产效率和产品质量的同时。也使得我公司其他冲孔类产品转子线圈直线通风孔冲制水平上升到一个新的台阶, 现在该种结构的冲模已经开始陆续推广到其他冲孔产品上, 通过核电转子线圈的通风孔倒角攻关成功填补了我公司相关类型通风孔加工方式的一处空白。为将来同类产品改型奠定了坚实基础, 提高了公司的市场竞争力。

摘要：十一五来国家大力发展清洁能源, 核能、风能、太阳能将成为主导, 大容量核电机组也将成为电力市场的发展趋势。AP1000半速核电机组是我公司核电研发领域新的开辟, 作为电机核心的转子线圈, 其制造加工工艺的水平, 对整体电机制造起着关键作用, 对提高我公司的市场竞争能力起着积极的作用。AP1000核电机组是我公司引进日本“三菱公司”技术生产, 直线铜排加工采用凹排冲孔结构加工, 且通风孔为直孔型:孔长32mm、孔宽14mm。其冲孔面积远大于我公司常规产品, 并且直线有10种线规, 其中8种梯排2种矩排, 其宽度、厚度、槽深、槽宽等各项参数均不一致。能够高质量完成通风孔制造成为该机组转子线圈的关键。