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低溫堆中間回路循環泵隔振設計研究

　　低溫堆(NHR)采用一體化布置、全功率自然循環和自穩壓的設計，取消了一回路的主泵，采用非能動余熱排出方式，具有良好的固有安全特性，主要應用于海水淡化、熱電聯供、船用核動力裝置等領域。

　　低溫堆在含有放射性的一回路與二回路之間設置了中間隔離回路。中間隔離回路是低溫堆的主工藝系統，由主換熱器、中間回路循環泵、蒸汽發生器的管側、容積補償器以及相關管道、閥門組成，具有輸熱和隔離兩種功能。中間隔離回路的壓力高于一回路系統，保證在主換熱器傳熱管泄漏情況下放射性也不會進入二回路。低溫堆運行時，采用反應堆堆芯出口溫度不變的運行方式，通過調節中間回路的流量和控制棒，實現一回路參數與二回路參數的匹配。變頻的中間回路循環泵是反應堆運行調節中的關鍵環節。

　　低溫堆作為船用核動力裝置時，由于一回路沒有主泵，中間回路循環泵成為反應堆噪聲的主要源頭。減振降噪是船用反應堆降噪的重要一環。為了同時滿足反應堆運行調節要求和噪聲指標要求，中間回路循環泵采用了低轉速變頻泵，并要進行隔振設計。低轉速變頻泵的隔振系統設計存在特別的困難：泵工作頻率在一個相對低的區段內，隔振系統要頻率非常低，才能既實現隔振的功能，又避開泵的工作頻段。通常連接泵的管路系統的頻率較低，明顯低于隔振系統的頻率。因此，可忽略泵出、入口連接管道剛度對隔振系統的影響。但是，低溫堆中間回路系統為高溫、高壓系統，泵出、入口連接管道剛度較大，可能對低轉速變頻泵隔振系統的設計產生影響，一定要將管道剛度同時考慮進來。

　　國內外對于機械設備的減振降噪問題已進行了深入研究，對于隔振系統的設計及其隔振性能有大量研究成果，針對水泵的隔振也開展了一定的研究工作，但針對低轉速變頻泵在連接剛度較大的管道情況下的隔振問題尚未開展研究。

　　本文針對低溫堆中間回路低轉速變頻泵的特點，研究其隔振系統的設計，分析隔振形式、管道剛度等對隔振效果和泵組工作性能的影響。

　　隔振系統形式的選擇應根據隔振要求確定。對隔振性能要求不高時，可選用結構形式更為簡單的單層隔振系統;如果對隔振性能，尤其是高頻段的隔振性能要求較高，應選用隔振性能更為優越的浮筏隔振系統。對于管道剛度較小或適中的泵組，通過選擇合適的隔振器可使低頻及全頻域隔振性能均達到設計要求。對于管道剛度過大的系統，難以設計出符合隔振要求的隔振系統。此時必須通過改進管道的撓性環節，降低其剛度，為隔振系統的設計提供條件。

　　對于質量為M1、管道剛度為K1的泵，隔振系統設計步驟如下。

　　1) 單層隔振系統

　　首先通過式(4)確定單層隔振器的剛度范圍，使系統固有頻率避開泵運行頻率。在此前提下，選擇剛度較小的隔振器，以提高系統的隔振性能。

　　2) 浮筏隔振系統

　　首先根據設備總重的限制確定浮筏質量M2。一般而言，浮筏質量與機組質量大致相當。根據式(12)或(13)得到上層與下層隔振器剛度K2、K3的取值范圍，并結合承載力要求選擇合適的隔振器型號。根據初步選擇方案進行隔振性能數值計算，校核振級落差是否符合設計要求。在該區域內，可通過適當降低上、下隔振器中剛度較小的一組隔振器的剛度增加浮筏隔振系統的隔振能力。

　　根據以上方法給出低溫堆中間回路循環泵組(K1=1 000 N/mm，M1=400 kg)的隔振系統設計方案。為滿足隔振性能要求，選用浮筏隔振系統，浮筏質量取為300 kg。上層隔振器選用剛度較小的JQ-120×4，下層隔振器選用剛度較大的BE-300×6，系統固有頻率滿足式(12)，可避開泵的工作頻率。該方案10 Hz～10 kHz振級落差為71.1 dB，10～250 Hz振級落差為61.6 dB，隔振性能滿足設計要求。

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