低温堆中间回路循环泵隔振设计研究

　　低温堆(NHR)采用一体化布置、全功率自然循环和自稳压的设计，取消了一回路的主泵，采用非能动余热排出方式，具有良好的固有安全特性，主要应用于海水淡化、热电联供、船用核动力装置等领域。

　　低温堆在含有放射性的一回路与二回路之间设置了中间隔离回路。中间隔离回路是低温堆的主工艺系统，由主换热器、中间回路循环泵、蒸汽发生器的管侧、容积补偿器以及相关管道、阀门组成，具有输热和隔离两种功能。中间隔离回路的压力高于一回路系统，保证在主换热器传热管泄漏情况下放射性也不会进入二回路。低温堆运行时，采用反应堆堆芯出口温度不变的运行方式，通过调节中间回路的流量和控制棒，实现一回路参数与二回路参数的匹配。变频的中间回路循环泵是反应堆运行调节中的关键环节。

　　低温堆作为船用核动力装置时，由于一回路没有主泵，中间回路循环泵成为反应堆噪声的主要源头。减振降噪是船用反应堆降噪的重要一环。为了同时满足反应堆运行调节要求和噪声指标要求，中间回路循环泵采用了低转速变频泵，并要进行隔振设计。低转速变频泵的隔振系统设计存在特别的困难：泵工作频率在一个相对低的区段内，隔振系统要频率非常低，才能既实现隔振的功能，又避开泵的工作频段。通常连接泵的管路系统的频率较低，明显低于隔振系统的频率。因此，可忽略泵出、入口连接管道刚度对隔振系统的影响。但是，低温堆中间回路系统为高温、高压系统，泵出、入口连接管道刚度较大，可能对低转速变频泵隔振系统的设计产生影响，一定要将管道刚度同时考虑进来。

　　国内外对于机械设备的减振降噪问题已进行了深入研究，对于隔振系统的设计及其隔振性能有大量研究成果，针对水泵的隔振也开展了一定的研究工作，但针对低转速变频泵在连接刚度较大的管道情况下的隔振问题尚未开展研究。

　　本文针对低温堆中间回路低转速变频泵的特点，研究其隔振系统的设计，分析隔振形式、管道刚度等对隔振效果和泵组工作性能的影响。

　　隔振系统形式的选择应根据隔振要求确定。对隔振性能要求不高时，可选用结构形式更为简单的单层隔振系统;如果对隔振性能，尤其是高频段的隔振性能要求较高，应选用隔振性能更为优越的浮筏隔振系统。对于管道刚度较小或适中的泵组，通过选择合适的隔振器可使低频及全频域隔振性能均达到设计要求。对于管道刚度过大的系统，难以设计出符合隔振要求的隔振系统。此时必须通过改进管道的挠性环节，降低其刚度，为隔振系统的设计提供条件。

　　对于质量为M1、管道刚度为K1的泵，隔振系统设计步骤如下。

　　1) 单层隔振系统

　　首先通过式(4)确定单层隔振器的刚度范围，使系统固有频率避开泵运行频率。在此前提下，选择刚度较小的隔振器，以提高系统的隔振性能。

　　2) 浮筏隔振系统

　　首先根据设备总重的限制确定浮筏质量M2。一般而言，浮筏质量与机组质量大致相当。根据式(12)或(13)得到上层与下层隔振器刚度K2、K3的取值范围，并结合承载力要求选择合适的隔振器型号。根据初步选择方案进行隔振性能数值计算，校核振级落差是否符合设计要求。在该区域内，可通过适当降低上、下隔振器中刚度较小的一组隔振器的刚度增加浮筏隔振系统的隔振能力。

　　根据以上方法给出低温堆中间回路循环泵组(K1=1 000 N/mm，M1=400 kg)的隔振系统设计方案。为满足隔振性能要求，选用浮筏隔振系统，浮筏质量取为300 kg。上层隔振器选用刚度较小的JQ-120×4，下层隔振器选用刚度较大的BE-300×6，系统固有频率满足式(12)，可避开泵的工作频率。该方案10 Hz～10 kHz振级落差为71.1 dB，10～250 Hz振级落差为61.6 dB，隔振性能满足设计要求。

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