主给水调节阀节流窗口周向设计及其对流动特性的影响

摘要

安装于核电站二回路的主给水调节阀通过控制给水流量来调节蒸汽发生器内的水位高度,因此主给水调节阀的流动特性影响着核电站的运行安全与效率。首先,提出了无量纲的节流窗口周向布置不平衡度δ,进行主给水调节阀节流窗口周向设计;其次,利用经网格无关性与流量实验验证的数值模拟方法分析了阀内流场的速度和压力分布特性;最后,探讨了节流窗口周向布置不平衡度对阀芯不平衡力矩和阀门流量系数的影响。结果表明:阀芯底部不均匀的压力分布会对阀芯产生不平衡力矩,增大阀芯与套筒之间的摩擦力,进而加剧阀芯与套筒之间的磨损,可能引发阀芯动作卡滞并使阀芯和套筒的工作寿命缩短;当阀门开度小于40%时,调整节流窗口周向布置方式对阀芯不平衡力矩的影响较小;当阀门开度大于40%时,通过调整节流窗口周向布置方式可以有效改变阀芯不平衡力矩;在相同条件下,通过将节流窗口周向布置不平衡度从0增大至0.5,可使阀芯不平衡力矩最大值减小22.10%,而阀门流量系数仅减小2.74%。研究结果有助于主给水调节阀及类似阀门的设计及优化。