二回路系统C_核动力装置
二回路系统D_核动力装置
横管喷淋膜式蒸发器：传热管束为水平布置，海水泵将海 水送至管束上面的喷嘴，从上向下喷淋的海水在传热管外 表面形成薄膜状态向下流动，加热蒸汽在传热管内冷凝放 热，使传热管外侧的海水蒸发产生蒸汽。这种蒸发器的传
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《核动力装置》
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（1）多级闪蒸
《核动力装置》
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（3）蒸汽压缩蒸发
将蒸发产生的二次蒸 汽绝热压缩，再返回 海水蒸发器作为加热 蒸汽，同时冷凝成淡 水，以提高热能利用 率的蒸馏淡化方法
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图 蒸汽压缩蒸发过程示意
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4.蒸发法造水的三种形式
低压浸管型造水装置
海水蒸发器内设置加热管，用蒸汽加热海水，使其蒸发产生蒸汽 海水蒸发器内为真空状态
《核动力装置》
4
2.功用
将海水淡化，生产符合要求的动力装置用水和生活用水， 供应动力装置补给水和人员消耗
通常情况下，船上各种用途的淡水都由同一套淡化装置生 产，则所造淡水的质量应该符合要求最高的一、二回路补 给水的水质标准
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3.海水淡化方法
通过物理、化学等方法，从海水中获取淡水 主要途径 ➢ 从海水中取出水（蒸馏、反渗透、冰冻、水合物法等） ➢ 从海水中取出盐（离子交换、电渗析、电容吸附法等） 实际应用的方法 ➢ 反渗透法 ➢ 电渗析法 ➢ 蒸发法（蒸馏法）
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复习
循环水系统的功用是什么? 自流式循环水系统有什么特点? 循环水系统的流量调节方式有哪些? 润滑油系统的功用是什么? 润滑油系统的设计要求是什么?
核电厂二回路热力系统
8.3.3 疏水系统
加热蒸汽在加热器或管道内的凝结水称为疏水。这里讲的 疏水指加热器壳侧的凝结水。疏水方式有采用逐级自流的连接 系统、采用疏水泵的连接系统和疏水冷却器系统。 1、逐级自流疏水系统
表面式加热器的疏水利用相邻 加热器之间的压力差，将抽汽压 力较高的加热器内的疏水逐级自 流至相邻压力较低的一级加热器 中，这样的疏水系统称为逐级自 流疏水系统。 对一个全部采用逐级自流的疏 水系统，高压加热器逐级自流疏 水至除氧器；对于除氧器前面几 级低加加热器，疏水最终导入凝 汽器。
这种自流疏水系统，不增添任何设备，系统简单，但经济 性差。这是由于从较高压力的加热器的疏水流到较低压力的加 热器时，部分闪蒸蒸汽就排挤了一部分低压加热蒸汽，即减少
了汽轮机的较低压力抽汽量。若保持汽轮机功率不变，势必增
加凝汽循环发电量，最后增加了在凝汽器中的热损失。同时，
疏水经过最后一级加热器排入凝汽器，热量被循环水带走，从
8.3.2 抽气系统
各级低压加热器的蒸汽来自低压缸抽汽。在从低压缸通 往加热器的抽汽管道上装有逆止阀和隔离阀，逆止阀的位置 尽量靠近抽汽口，以减少中间容积，防止汽轮机甩负荷时蒸 汽或水倒流入汽轮机；隔离阀位置靠近加热器端，防止加热 器传热管破裂或疏水受堵造或壳侧满水时倒流入抽汽管道。 大亚湾核电厂二回路一、二级低压加热器直接布置在凝 汽器喉部，这样大大缩短了抽汽管道长度，减小了湿汽容积， 降低了汽轮机超速的危险性，所以这种情况下抽汽管道上不 装逆止阀和安全阀。 用于高压加热器的抽汽来自高压缸，抽汽管线上设有逆 止阀和隔离阀，设置原则与上述低压加热器的相同。
新蒸汽
汽水分离再热器A 高压缸 汽水分离再热器B
No.1 No.2 No.3
除氧器
7B
核动力装置的设备
蒸汽发生器 稳压器
压水堆本体结构主要由压力容器、堆芯、堆内构件及控制棒驱动机构等部件组成 。
堆芯是进行链式核裂变反应的区域。压力容器是放置堆芯及堆内构件、防止放射性物质外逸的承压设备。冷 却剂由反应堆压力容器进口接管进入，沿压力容器内侧向下，在吊篮底部向上通过流量分配装置，然后继续向上 进入堆芯，将燃料棒释出的热量导出，被加热的反应堆冷却剂经吊篮出口、反应堆压力容器出口接管流出。
核动力装置的设备
使核反应堆产生动力的设备
目录
01 反应堆冷却剂系统 （一回路）设备
02 二回路系统设备
核动力装置的设备是指使核反应堆产生动力的设备，如核蒸汽供应系统和核电站汽轮机等，以及为保证设备 正常运行、人员健康和安全所需要
反应堆本体结构 反应堆冷却剂泵
冷却剂泵又称为主泵，它的作用是为反应堆冷却剂提供驱动压头，保证足够的强迫循环流量通过堆芯，把反 应堆产生的热量送至蒸汽发生器。分为2大类：屏蔽电机泵和轴封泵。
蒸汽发生器是压水堆一回路、二回路的枢纽，它将反应堆产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧的给水，产生 蒸汽推动汽轮机做功。按照二回路工质在蒸汽发生器流动方式，可分为自然循环蒸汽发生器和直流（强迫循环） 蒸汽发生器；按传热管形状，可分为U形管，直管、螺旋管等。在压水堆中以U形管自然循环蒸汽发生器应用最为 广泛。
下图为大亚湾核电站汽轮机组。
谢谢观看
稳压器基本功能是建立并维持一回路系统的压力，避免冷却剂系统在反应堆内发生容积沸腾。稳压器在电厂 稳态运行时，将一回路维持在恒定压力下；在瞬态时，将压力变化限制在允许值内；在事故时，防止一回路系统 超压，维护一回路完整性。
二回路系统设备
二回路系统主要功能是将蒸汽发生器产生的饱和蒸汽供汽轮机发电机组做功，同时也提供蒸汽，为电站其他 辅助设备使用。做完功的蒸汽在冷凝器中凝结成水，由凝结水系统将水打入蒸汽发生器。主要由蒸汽轮机、发电 机、冷凝器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、中间气水分离再热器，和相应的仪表、阀 门、管道等设备组成 。
核动力二回路系统优化设计
核动力二回路系统优化设计刘成洋;阎昌琪;王建军;刘振海【摘要】Secondary circuit system is important part of marine nuclear power plant whose weight and dimension are key factors to influence the rational arrangement of nuclear power plant. The trend of using high power and rapid propelling speed of marine nuclear power plant has resulted in that the weight and volume of secondary circuit system increase further, which causes difficulties to the design and arrangement of the nuclear power equipment, and that the marine maneuverability is seriously influenced. The mathematic model of secondary circuit system was established, and the corresponding codes were also developed. The sensitivity of design parameters influencing the secondary circuit system weight was analyzed. Taking the weight minimization as the objective, the design optimization of the secondary circuit system was carried out with the hybrid particle swarm optimization (HPSO) algorithm under the restriction conditions. Study results show that the secondary circuit system weight is reduced by 7% with the optimization scheme. Finally, the optimization results were analyzed, and the direction to guide design optimization of the secondary circuit system was indicated.%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.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2013(047)003【总页数】6页(P421-426)【关键词】二回路系统;重量;混合粒子群算法;优化设计【作者】刘成洋;阎昌琪;王建军;刘振海【作者单位】哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TL353二回路系统的主要功能是将反应堆及一回路系统产生并传递来的热量转化为船舶航行所需要的机械能，并生产动力装置及全船所需的电能和淡水［1］。
船用核动力装置二回路PID神经网络解耦控制研究
调 整 权 值 的学 习过 程 中使 控 制 系 统具 有 良好 的 解 耦 控 制 性 能 ． 真 结 果 表 明 ， 流 蒸 发 器 压 力 和 汽 轮 机 转 速 控 制 之 仿 直
间 协 调 性 好 ， 具 有 响 应 速 度 快 、 棒 性好 等 特 点 ． 并 鲁 关键词 ： 船用 核 动 力 装 置 ； Ｉ Ｐ Ｄ神 经 网络 ； 耦 控 制 解
ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｏ ｅ ｒ ｉｇ ｔ ｄｕ ｔｎ ｔ ｒ ｉ ｈ ｓ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅｄ ｒｎ ｈ ｒ ｃ ｓ ｆｌａ ｎｎ ｏ ａ ｊ ｓ ｅ ｗｏ ｋ ｗｅｇ ｔ．Ｔｈ ｉ ｌｔｏ ｅ ｕ ｔ ｒ ｖ ｈ ｔ ｅ ｓｍｕａ ｉｎ ｒ ｓ ｌｓｐ ｏ ｅ ｔ ａ
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第 ２ 卷第 ６ ８ 期
２０ ０ ７
程
大
学
学
报
Ｖ０． １ ２８ № ．６
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＨ ａ ｂｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｉｅ ｓｔ ｏ ｒ ａ ｒ ｉ ｇｎ ｅｉ ｇ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ ｏ
核动力装置MNPP-C01-L02
2018/12/22ຫໍສະໝຸດ 《核动力装置》33
a.舰船运动的类型数据
水面舰船甲板倾斜度 运动类型 左右摇摆
俯仰摇摆
幅度/° 30
10
时间/s 15
7 水面非军用船加速度 加速度类型 垂直 数值/g ±1.0 ±0.5 ±0.2
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数据来源： 国际海事机构（OMCI）
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横向 纵向
a.重量指标
单位功率的重量 装置重量与装置有效功率的比值，t/kW
船名
t/kW
“列宁” 号破冰船
“北极” 号破冰船
“奥托汉” “萨瓦娜” 号核商船 号核商船
“陆奥” 号核商船
“鹦鹉螺” “华盛顿” 号核潜艇 号核潜艇
0.093
0.102
0.124
0.256
0.295
0.099
0.077
装置相对重量 装置重量与船舶排水量之比
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一回路系统的基本组成
反应堆冷却剂系统
一回路系统
一回路辅助系统
专设安全系统 废物处理系统
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《核动力装置》
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二回路系统的基本组成
汽轮机回路
蒸汽系统 二回路系统 循环水系统
润滑油系统
造水系统
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二回路主机配置方案
核反应堆工作时，不可避免有强烈的放射 性辐射，这就要求特别的屏蔽，限制或根 本不让艇员进入潜艇的某些部位。
广泛采用自动化设备，不断监测空气的放 射性和采用其他一些安全措施。
对船员照射剂量的极限值都有严格的标准
核动力装置
船舶核动力装置一、背景：1955年4月，世界上第一艘核动力船舶——美国核潜艇“舡鱼“号正式编队下水服役。
为了建造者艘核潜艇的动力装置，美国提前5年在艾德华州兴建了陆上模式堆，这就是世界上第一个核动力装置。
从那时起到现在的近50年时间里，世界上先后有近十个国家的约470多艘采用核动力推进的潜艇、水面舰艇、客货商船、矿砂船、破冰船等相继游弋在宽阔的海洋上了。
事实充分说明，船舶在使用核动力装置以后，船舶推进能源就又进入了一个崭新的阶段。
可以肯定，随着核能事业的发展，大规模建造核动力舰船，将会成为有关各国造船业今后十分关注的发展方向。
过去的两个多世纪，由于人类掌握了利用煤、石油等化石燃料产生动力的技术，使人们摆脱了单纯依靠人力、畜力进行劳动的困境，推动了社会生产突飞猛进的发展。
与有限的化学能源相比较，核能将会成为人类的一个全新的、蕴藏量更为丰富的动力资源，它必将有力地推动社会生产力的发展。
二、基本介绍：核动力装置以原子核裂变能作为产生推进动力的能源。
它包括核反应堆、为产生功率推动船舶前进所必需的有关设备以及为提供装置正常运行，保证对人员健康和安全不会造成特别危害的那些结构、系统和部件。
船舶核动力装置是以反应堆代替普通燃料来产生蒸汽的汽轮机装置。
它可以作为船舶的一种主动力装置。
核动力装置功率大，一次装填核燃料可以用上好几年。
装备核动力装置的舰船，几乎有无限的续航力。
所以核动力装置主要用于大型军舰和潜艇。
三、基本原理：核燃料在核动力装置的反应堆中产生裂变反应，释放巨大能量，被不断循环的冷却水吸收，后者又通过蒸汽发生器将热量传给第二个回路中的水，使之变为蒸汽后到汽轮机中作功。
基于中子引起这种反应后又产生更多的新中子，在一定的条件下，新中子又可能去轰击另一个可裂变的原子核，使之又分裂为两个次级裂变产物的部分，又再放出大量的能量和两到三个新中子；同样条件下，新中子又可能去轰击另外的又一个可裂变的原子核而连续不断地把这种裂变反应持续下去，连续不断地释放出能量。
二回路系统C_核动力装置
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图4-38 进水管无因次压头特性
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《核动力装置》
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图4-39 排出管无因次压头特性
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4.7 润滑系统
1.功用
2.设计要求
3.系统流程
4.润滑油的特性
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1.功用
润滑及冷却主、辅设备的摩擦部件（如主、辅汽轮机轴承、 减速器轴承、减速器齿轮等） ［作为润滑油使用］ 供给主机遥控系统及安全设备用的压力油
MNPP-L10-CWS
船舶核动力装置
Marine Nuclear Power Plants
核科学与技术学院
（V2009.04.04）
复习
1.凝水-给水系统的功用是什么?
2.简述凝水-给水系统的设计要求。
3.凝水被污染的主要原因是什么? 4.对给水进行除氧的目的是什么? 5.热力除氧遵循的基本原理有哪些?其基本含义是什 么? 6.热力除氧应满足哪些基本条件?
滑油冷却器
滑油冷却器使用海水作为冷却水，压力一般低于润滑油的压
力。 对于潜艇核动力装置，由于舷外海水压力较大，为避免海水
漏入润滑油中，滑油冷却器的管板一般采用双隔板结构。
滑油冷却器通常有两个出油口，第一级出口和第二级出口的 润滑油温度各不相同，以便向不同设备供应不同粘度的润滑
油。
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5.润滑油系统的设计要求是什么?
6.反映滑油特性的几个基本参数的含义?
12-Jan-19
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图4-32 循环水系统流程图
事故情况下使用
哈尔滨工程大学《(核)2核动力装置》2020考研专业课复试大纲
2020年考试内容范围说明
考试科目名称: 核动力装置
考试内容范围:
一、核动力装置的特点及主要技术指标
1.核动力装置的含义、组成及特点
2.核动力装置的船用条件、主要技术指标
二、反应堆及一回路系统
1.反应堆冷却剂系统的组成、功能、布置形式及其特点
2.压力波动的原因，压力控制与超压保护的方式
3.水质控制系统的功能及特点
4.辅助水系统的功能及特点
5.工程安全设施的功能及特点
6.放射性废物处理的基本原则
三、二回路系统
1.蒸汽系统的设计要求、布置形式及其特点
2.蒸汽排放系统的功能及特点
3.凝水-给水系统的功能及设计要求
4.给水除氧的原理、热力除氧的基本原则
5.循环水冷却系统的功能，自流式、泵流式循环冷却水系统的特点
6.润滑系统的功能、设计要求
7.海水淡化的方式，蒸发法造水的工作原理，造水比的表达式
四、水质监督和水处理
1.金属腐蚀的类型和机理
2.压水堆核动力装置的腐蚀特点
五、核动力装置热力分析
1.压水堆核动力装置的热力循环，蒸汽初、终参数对循环效率的影响
2.废汽回热循环与抽汽回热循环
3.核动力装置的能量平衡计算方法
六、核动力装置运行与控制
1.核动力装置运行工况
2.核动力装置运行方案
3.核动力装置的启动、功率运行和停堆
考试总分：150分考试时间：3小时考试方式：笔试
考试题型：填空选择或判断题（30分）简答题（80分）推证题（40分）参考书目
[1]彭敏俊. 船舶核动力装置. 原子能出版社，2009
[2]臧希年. 核电厂系统及设备. 清华大学出版社，2010。
核动力装置-船舶标准网
、[定义]：装置以原子核的裂变所产生的巨大能量通过工质（蒸汽或燃气）推动汽轮机或燃气轮机工作的一种装置。
其工作原理是：核反应堆将核能转化为热能，再利用冷却剂将热能输出堆芯，冷却剂携带的热量通过蒸汽发生器传递给二回路工质，工质受热形成蒸汽，蒸汽进入透平作功，带动螺旋桨转动。
舰艇核动力装置技术是指在舰艇核动力装置的建造、使用中所应用的技术。
[国外概况] 自1954年第一艘核动力潜艇问世以来，核动力装置技术获得了迅猛的发展。
目前，除核潜艇外，现役的核动力舰艇还有巡洋舰、驱逐舰和航空母舰，这些核动力舰艇主要集中在美国和俄罗斯。
一、舰艇核动力装置的优点1、核动力装置使核潜艇能在水下长期连续航行。
核动力装置以核能为能源，核裂变时不需要空气，因此核潜艇能在水下长期连续航行，其隐蔽性远远超过常规动力潜艇。
2、续航力不受限制。
核反应堆一次装料，可运行几年甚至几十年，如美国正在建造的"弗吉尼亚"级潜艇上使用的S9G反应堆，其寿命可达33年。
从而使核潜艇具有"无限"的续航力。
3、大功率。
现在已运行的舰艇动力反应堆，单堆功率在30~300兆瓦（MW）之间，有的核动力舰艇（如航空母舰）装有多个反应堆，强大的动力使得这些庞然大物能以20~50节的高航速航行。
二、国外舰艇核动力装置的应用概况目前，国外有美国、俄罗斯、英国和法国拥有了核动力潜艇，美国和法国拥有核动力航母，美国和俄罗斯拥有核动力巡洋舰。
表一给出了国外舰艇核动力装置的数量。
1、美国核动力装置的情况美国的舰艇核动力，基本上是在西屋公司和通用电气公司两大企业之间的竞争中发展的。
西屋公司设计和建造的是SW系列，包括一座陆上模式堆S1W，及S2W、S3W、S4W、S5W、S5Wa、S5W-Ⅱ、S6W等装艇堆。
通用电气公司设计和建造的是SG系列，包括S1G、S3G（双堆）、S5G、S7G、S8G六座陆上模式堆和S2G、S4G、S5G、S6G、S8G、S9G等装艇堆。
核动力装置二回路给水系统水锤动态计算分析
动态计算
水 力 分 析
Ａ
文献标识码
Ｄｙ ｍ ｉ ｎａｙｓｓ ｏ ｔ ｒ ｈ ｍ ｍ ｅ Ｏ ｆ ｅ ｎａ ｃ ａ ｌ ｉ ｆｗａ ｅ ａ ｒｔ ｅ ｄ
ｗａ ｅ ｙ ｔ ｍ ｆｔ ｅ ｎ ｃｅ ｒ ｐ ｗｅ ｌ ｎ ｔ ｒｓ ｓｅ ｏ ｈ ｕ ｌａ ｏ ｒｐ ａ ｔ
给水 系统 是核 动力 装置 二 回路 的重要 组成 部 分， 管路 十分 复杂 ， 常的流 量调 节 和事故 工况 下 正
体 网 特性 时 ， 必须 将 复 杂 的 网络 简化 分 割 为 相
对 简单 的计 算单 元 ， 根 据 一 定 的原 则 将管 路 分 再
解 为便 于进行 数 学 建 模 和 计 算 机计 算 的子 网络 。 这些 单 元 由 最 基 本 的节 点 和 流 线 构 成 。在 建 模 时 ， 各个节 点 和流 线建 立模 型方 程 ， 过联 立求 对 通 解 得 到计算 结 果 ； 了将 各 单 元 连 成 一个 完整 的 为 流体 网络 ， 在各 单元设 置 了相 互 的边界 ， 通过 边界 传 递计 算参 数 。 参照某 核 动力 装 置 给 水 系统 的设 计 ， 给水 对 系统 管 网 进 行 了建 模 。在 管 网模 型 的 建 立 过 程
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第３卷 ６
第 ３ 期
船 海 工 程
ＳＨＩ Ｌ Ｐ８ ＯＣＥＡＮ ＥＮＧＩ ＮＥＥ ＮＧ ＲＩ
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ３ １３ ．
２０ ０ ７年 ６月
Ｊ ｎ ２ ０ ｕ ．０ ７
文章 编 号
１７ —９ ３ ２ ０ ） ３０ ９ —４ ６ １７ ５ （０ ７ ０ —０ ００
ａ ｏｄ Ｓｐｒ ｓ ｕｒ ａ ｉ ｕ ａ ｅ ｕ ｃ ｓ ｆ ｌｙ ｂｙ ｕ ｉ ｈａ ａ ｔ ｒｌｎｅｍ ｅ ｈ ｎｄ ｎ ｅ’ ｅ ｓ ｅｗ ｓｓｍ ｌ ｔ ｄ ｓ ｃ ｅ ｓ ｕ ｌ ｓｎｇ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔ ｏｄ，Ｓ ｓ ｔ ｅ ｌｚ ｈｅｄｙ ｍ ｉ ａ — Ｏ ａ ｏ ｒ ａｉｅ ｔ ｎａ ｃｃ ｌ ｃ ａ ｉ ｎ ｎａ ｙ ｉ ｏｒｔ ａ ｅ ａｍｍ ｅｒｐ ｎ ｕｌｔｏｎ ａ ｄ ａ ｌ ｓｓ ｆ ｈｅｗ ｔ ｒｈ ｈｅ ｏｍ ｅ ｏｎ ｏ ｈｅｆ ｅ ａ ｅ ｙ ｔ ｍ ． Ｔｈｅｎｕ ｅ ｉａ ｅ ｌｓｃ ｎ ｆｔ ｅ ｄ ｗ ｔ ｒｓ ｓ ｅ ｍ ｒｅ ｌｒ ｓｕ ｔ ａｎ ｂｅ ｕ ｅ Ｏ ｍ ａ ｅ ａ ｐ ｉ ａ ｙ ｓ ｃ ｒｔ ｎａ ｙ ｉ Ｏ ｔ ｙｓ ｅ ． ｓ ｄ ｔ ｋ ｒｍ ｒ ｅ ｕ ｉｙ ａ ｌ ｓｓ ｔ ｈｅｓ ｔｍ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ ｃ ｎｄ ｒ ｉｃ ｉ ｅ ｄ ｗ ａ ｅ ｙ ｔ ｍ ｄｙ ｍ ｉ ａｃ ａｔｏ ｈｙ ａ ｉ ａ ｙ ｉ ｄｓ ｅ ｏ ａ ｙ ｃ ｒ ｕ ｔｆ ｅ ｔ ｒｓ ｓ ｅ ｎａ ｃ ｃ ｌｕｌ ｉｎ ｄｒ ｕｌｃａｎ ｌ ｓｓ
核电站动力装置
二回路系统
二回路系统
核电站中将蒸汽的热能转化为电能的装置。它由汽轮发电机组、凝汽器、凝结水泵、给水泵、低压加热器、 高压加热器、除氧器、汽水分离再热器和相应的管道阀门等组成。二回路的给水在蒸汽发生器中吸收了一回路的 热量后变成蒸汽，然后进入汽轮机作功，带动发电机发电。作功后的乏汽排入凝汽器，凝结成水，再由凝结水泵 送入加热器，加热后重新返回蒸汽发生器，构成二回路的密闭循环。核电站的二回路系统与普通火电站的动力回 路相似。一回路系统相当于火电厂的锅炉系统，一般称做核蒸汽供应系统。但由于核反应堆是强放射源，流经反 应堆的冷却剂带有一定的放射性，特别是在核燃料元件破损时放射性剂量更高。因此，从反应堆流出的冷却剂一 般不宜直接进入汽轮机，所以，压水堆核电站比普通火电厂多一套动力回路。
汽轮机
汽轮机
压水堆核电站的汽轮机与火电厂的汽轮机在原理上没有什么差别，只是由于反应堆冷却剂温度的限制，在蒸 汽发生器中只能产生压力较低的饱和蒸汽或微过热蒸汽。与火电厂的高参数汽轮机相比，核电站的饱和汽轮机汽 耗约大一倍，排汽容积流量约大60～70％，它的转轮叶片也较长，主要部件的尺寸和重量也相应增大。
饱和蒸汽汽轮机是在湿蒸汽区工作，蒸汽在汽轮机各级膨胀过程中产生大量水分。为了防止水蚀，除对在水 蚀区工作的部件喷镀或堆焊一层13％的铬钢保护层外，一般在高压缸与低压缸之间装有汽水分离再热器，以提高 循环效率并减少叶片水蚀。核电站的饱和蒸汽汽轮机，在事故条件下，超速较大，要采取措施加以防止。
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蒸汽发生器与主循环泵
蒸汽发生器与主循环泵
蒸汽发生器是核电站一回路、二回路之间的热交换装置。分卧式和立式两种，以立式最为普遍。立式蒸汽发 生器由U型传热管、管板、管道支撑板、汽水分离器和容器等组成。U型管多用因科镍或因科铬依等镍基合金制作； 管板一般用高强度低合金钢制造。在一回路冷却剂侧有不锈钢堆焊层。与蒸汽发生器相连的汽水分离器用于提高 饱和蒸汽的干度，其工作好坏直接影响蒸汽的品质。汽水分离器通常做成二级或三级。第一级为筒状的旋风式分 离器，第二、三级为波纹板分离器。
基于RELAP5的船用核动力装置二回路数字模型
基于RELAP5的船用核动力装置二回路数字模型
王少武;彭敏俊;代守宝;成守宇;孙英杰
【期刊名称】《核动力工程》
【年(卷),期】2010(0)S1
【摘要】根据核动力装置二回路系统一种新的结构设计方案,结合
RELAP5/MOD3.4程序,建立了二回路汽轮机、冷凝器、给水泵及预热器等主要部件的物理模型。
对二回路主要部件进行了单一部件模型适应性验证分析,并探讨了系统分析程序的局部计算能力。
结果表明,RELAP5/MOD3.4程序模型的稳态计算结果与设计值基本吻合,动态计算也能够满足二回路主要部件的计算精度要求。
【总页数】5页(P114-118)
【关键词】二回路;汽轮机;冷凝器;RELAP5程序
【作者】王少武;彭敏俊;代守宝;成守宇;孙英杰
【作者单位】哈尔滨工程大学核科学与技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TL329
【相关文献】
1.船用核动力装置二回路PID神经网络解耦控制研究 [J], 孙建华;汪伟;郑可为
2.某船核动力装置二回路蒸汽排放系统设计 [J], 贺军
3.基于RELAP5的核动力装置故障诊断数据源研究 [J], 沈季;夏虹;苏应斌
4.基于多分类SVM的船用核动力装置主回路系统破口特征诊断技术研究 [J], 王
晓龙;蔡琦;张晓奇;陈玉清
5.基于ESD的船用核动力装置一回路系统失水事故的事件序列 [J], 蔡琦;谢海燕;张杨伟
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核动力装置循环热力分析C 核动力装置
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三个约束条件
物质由给定状态变化到环境状态的做功过程完全可逆 物质作功过程的终态，应与周围环境达到完全平衡的状
态，包括热平衡、力平衡和化学平衡 在做功过程中，除环境以外没有其他热源或功源
➢ 环境
所分析的热力系统外特定的一部分外界，认为是无限广 阔、内部保持均匀一致而且相对静止，专由地表、海洋 和大气构成的理想外界
5. 具有可分性。
6.
7.
不可避免地总有一部
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的计算
高于环境温度的系统，在给定环境条件下发生可逆变化时，
通过边界传递的热量中所能做出的最大有用功，即热量相
对于环境所具有的最大做功能力称为
。
稳定流动中的物质，在只可能与环境交换热量的情况下，
从任意状态可逆变化到不完全平衡环境状态时所能做出的
Q有关，还与环境温度T0及热源温
3.
、
Q一样，都是过程量。
4. 系统在物理寂态条件下传递的热量Q，无法转换为有用功， 。
5. 相同数量的热量Q，
。
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稳定流动系统
Ein
m h
c2 2
gz
Eout
m h0
c02 2
gz0
Ein Wt Q0 Eout
Q0 mT0 s s0
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稳定流动物系的物理 的计算式
Wt Ein Eout Q0
Wt
mh
h0
1 2
c2 c02
gz z0 T0s s0
忽略动能和位能的变化，则上式变为：
核动力装置二回路给水系统水锤动态计算分析
核动力装置二回路给水系统水锤动态计算分析胡志敏;王苇;孟海波【摘要】以二回路给水系统为研究对象,建立了给水系统的管网模型及停泵后的泵前流量动态变化数学计算模型,对给水管网进行支路流量分配和节点压力计算,在此基础上,通过采用特征线法对给水系统的水锤现象进行动态计算分析,成功地模拟了停泵后给水系统的各个支路及节点的压力和流量的动态变化过程,并根据计算结果对系统进行初步安全分析.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2007(036)003【总页数】4页(P90-93)【关键词】二回路给水系统;动态计算;水力分析【作者】胡志敏;王苇;孟海波【作者单位】武汉第二船舶设计研究所,武汉,430064;武汉第二船舶设计研究所,武汉,430064;武汉第二船舶设计研究所,武汉,430064【正文语种】中文【中图分类】U664.15给水系统是核动力装置二回路的重要组成部分，管路十分复杂，正常的流量调节和事故工况下都可能会导致管内流体因流量堵截而发生瞬变流动，即发生水锤现象，对二回路系统的正常使用和安全运行造成危害。
针对某核动力装置给水系统，模拟其管网流量分配和水泵特性，对典型事故停泵水锤进行计算分析。
1 管网模型给水系统流体网络由许多相互关联的设备及管路所组成，网络通过工作介质在这些管路和设备之间完成质量、动量和能量的平衡与转化。
由于给水系统的流体网络非常复杂，在模拟计算流体网络特性时，必须将复杂的网络简化分割为相对简单的计算单元，再根据一定的原则将管路分解为便于进行数学建模和计算机计算的子网络。
这些单元由最基本的节点和流线构成。
在建模时，对各个节点和流线建立模型方程，通过联立求解得到计算结果；为了将各单元连成一个完整的流体网络，在各单元设置了相互的边界，通过边界传递计算参数。
参照某核动力装置给水系统的设计，对给水系统管网进行了建模。
在管网模型的建立过程中，进行了以下基本假设：1) 压力管道中的流体不含任何气体；2) 对于给水系统中的设备，只考虑其流动阻力特性，不考虑换热，其尺寸等参数在相邻的管道中给予体现；3) 把主、辅冷凝器及蒸汽发生器简化成表面积无限大的恒压水罐。
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循环滑油要有足够的沉淀时间。
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3.系统类型及流程
润滑系统有两种形式： 重力式 ➢ 采用高位油箱，利用滑油的重力作用对摩擦部件进行润滑 ➢ 需要较大的舱室空间 压力式 ➢ 采用循环油泵强制滑油流过摩擦部件 ➢ 具有系统紧凑、轻巧的特点
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压力式滑油系统基本组成
主润滑系统 供给主机轴承、减速器轴承以及齿轮润滑油
辅润滑系统 供应辅机、辅系润滑油
滑油分离系统 处理、净化滑油
滑油驳运系统 装卸和驳运滑油
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图4-40 主润滑系统流程
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MNPP-L10-CWS
船舶核动力装置
Marine Nuclear Power Plants
核科学与技术学院
（V2009.04.04）
复习
1.凝水-给水系统的功用是什么? 2.简述凝水-给水系统的设计要求。 3.凝水被污染的主要原因是什么? 4.对给水进行除氧的目的是什么? 5.热力除氧遵循的基本原理有哪些?其基本含义是什
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5.系统主要设备计算
滑油冷却器
滑油冷却器使用海水作为冷却水，压力一般低于润滑油的压 力。
对于潜艇核动力装置，由于舷外海水压力较大，为避免海水
滑油冷却器通常有两个出油口，第一级出口和第二级出口的 润滑油温度各不相同，以便向不同设备供应不同粘度的润滑 油。
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➢ 属于海水系统 ➢ 相对于一回路系统、二回路系统而言，也可以称作三回路
系统
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2.系统流程
吸水口－进口过滤器－循环水泵－ ［1］热补偿器－冷凝器－热补偿器－出口过滤器－出水口 ［2］滑油冷却器（其它用户）－排出管
设置过滤器是防止海生物进入冷凝器中造成堵塞 设置应急海水系统，用于事故情况下为辅助设备提供冷却
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图4-41 滑油分离系统
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4.润滑油的特性
粘度 酸值 灰份 乳化作用 闪火点
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粘度和酸值
粘度 ➢ 是一种表示油层内部摩擦损失的特性，粘度越高，流动的
阻力越大 ➢ 温度升高，粘度减小；温度降低，粘度增大 酸值 ➢ 表示油的老化程度即氧化程度的特性，可认为是油中有机
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图4-33 自流式循环水系统
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B.自流式循环水系统特点
依靠船舶前进与海水相对运动所产生的动压力，驱使冷却 海水流经循环水系统 ［增加船舶前进阻力，消耗主机功率］
船速不低于10~12节时，可以很好满足装置正常工作要求 ［循环水流量可随船速变化自动调节］
酸的含量 ➢ 有机酸会使金属腐蚀，特别是有色金属
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灰份、乳化作用和闪火点
灰份 滑油燃烧后所生成的硬的无机质残渣，会增大摩擦部分的 摩擦。
乳化作用 ➢ 滑油与水混合产生乳浊液的性质。 ➢ 抗乳化时间：使乳浊液中滑油与水完全分离所需时间。 闪火点 滑油被加热到某一温度时，其蒸汽与周围空气混合，当火
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5.系统主要设备计算
贮备油柜
润滑油泄漏量 在分离过程中以及在滑油系统过滤器中消耗掉的润滑油
量 续航时间内主滑油循环系统中需要更换的润滑油量。 贮备油柜的容积取决于润滑油的需要贮备量。
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思考题
1.循环水系统的功用是什么? 2.自流式循环水系统有什么特点? 3.循环水系统的流量调节方式有哪些? 4.润滑油系统的功用是什么? 5.润滑油系统的设计要求是什么? 6.反映滑油特性的几个基本参数的含义?
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节流调节
改变进水管或出水管上的闸阀 开度，调节管路特性
当管路上的阀门开度减小时， 管路特性曲线由R1变为R2，泵 的工作点由M1移到M2。这时 泵的流量减小，泵的扬程因为 流动损失的增加而提高。
这种调节方法简单易行，但节 流会造成一部分能量损失。
用海水
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图4-32 循环水系统流程图
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事故情况下使用
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3.系统类型及特点
泵流式循环水系统 依靠循环水泵将舷外海水引入至系统管路内
自流式循环水系统 主要依靠船舶航行时与海水之间相对运动所产生的动压力 将舷外海水引入至系统管路内
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1.功用
润滑及冷却主、辅设备的摩擦部件（如主、辅汽轮机轴承、 减速器轴承、减速器齿轮等） ［作为润滑油使用］
供给主机遥控系统及安全设备用的压力油 ［作为液压油使用］
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2.设计要求
当系统滑油中断、油压过低或油温过高时，应能及时发出 信号并停止用油设备的工作。
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5.初步设计计算
循环水量 循环水泵压头
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图4-38 进水管无因次压头特性
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图4-39 排出管无因次压头特性
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4.7 润滑系统
1.功用 2.设计要求 3.系统流程 4.润滑油的特性
变速调节的优点是能量损失 少，运行费用低，但必须配 备变速原动机或变速装置。
船用核动力装置中通常采用 背压式汽轮机作为循环水泵 的原动机。
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变特性调节
ai为泵工作叶片安装角度不同 时的泵特性,ci为管道阻力特性 改变后的管道特性线。
采用这种调节方法,可以提高 泵低负荷的经济性。
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A.泵流式循环水系统特点
循环水泵为海水进入系统内提供驱动压力 由于需要的冷却海水流量很大，而且系统流动阻力较小，
因此循环水泵通常采用大流量、低扬程的轴流泵 循环水泵可以用电动机或汽轮机驱动 用汽轮机驱动可以方便地改变循环水流量，用以控制冷凝
器中凝结水的过冷度，汽轮机的乏汽还可用于加热给水， 或者作为海水蒸发器的热源 用电动机驱动便于实现自动控制
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旁通调节
［旁通方式一］一部分循环冷却海水经旁通管回到循环水泵的入口 ［旁通方式二］使冷凝器出口的温度较高的一部分循环冷却海水返回
到循环水泵入口
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变速调节
当泵的转速从n1依次变为n2、 n3 时 ， 工 作 点 也 从 M1 依 次 变 为M2、M3，泵的出口流量则 从Q1依次变为Q2、Q3。
在船速很低时需要使用循环水泵 ［循环泵使用不多，发生故障的几率减小］
一定程度上可自动调节循环水流量，提高系统的可靠性
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4.循环水流量调节方式
为控制凝水过冷度，要求循环水流量在一定范围内变化 流量调节的主要方法 ➢ 节流调节——改变进水管或出水管上的闸阀开度 ➢ 旁通调节——改变旁通管流量 ➢ 变速调节——改变循环水泵转速 ➢ 变特性调节——改变泵叶轮安装角
么? 6.热力除氧应满足哪些基本条件?
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4.6 循环水系统
1.系统功用 2.系统流程 3.系统类型及特点 4.循环水流量调节方式
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1.系统功用
供给冷凝器冷却用水，用于冷凝汽轮机排入冷凝器的废汽 供给各ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ助设备舷外水，如滑油冷却器等
焰接近时发生闪火，该温度称为闪火点。
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5.系统主要设备计算
日用油柜容积
日用油柜也称循环油柜，是日常运行中使用的油柜，一 般配置在主汽轮机组的下面
主滑油泵
主滑油泵的排量取决于主润滑油系统的润滑对象、汽轮 机辅助设备所需要的润滑油量和汽轮机保安、自控系统 所需要的润滑油量之和