大容量极端工况减温减压装置设计理论、方法及关键技术研究

Attemperating and pressure reducing device is a kind of large steam thermal energy parameter adjusting device and power auxiliary system, and is an essential special equipment to realize rational distribution of energy, residual thermal and pressure utilization, system equipment and pipeline protection. Aims at the attemperating and pressure reducing device on the extreme condition of large capacity and high parameter, transient, vibration which is urgently needed for major national engineering and national defense construction such as large-scale advanced PWR nuclear power plant and large surface ship (aircraft carrier),etc., the unsteady flow design theory, basic control equations and mathematic model of high temperature and high pressure, large flow compressible gas are presented, the whole process steam level distribution and energy saving optimization matching design method are established, and three key technologies are broken through for high temperature and high pressure steam transient response、multistage adjustable and variable condition regulation technology, unsteady turbulence aerodynamic noise reduction technology, the energy saving optimization process of temperature reducing after decompression, and safety technology of high temperature and high pressure steam pipelines. The research results will be applied to product development after the test on the full true model test system, and will be applied to the national major engineering and domestic naval equipment such as ships and aircraft carriers, etc. This is of great strategic significance to improve our country's capacity for independent innovation of major equipment and strengthen national defense security.

减温减压装置是一种大型蒸汽热能参数调节装置和动力辅助系统，是实现能源科学合理分配、余热余压利用、保护系统设备与管路安全必不可少的关键特种装备。项目针对我国大型先进压水堆核电站、大型水面舰艇（航母）等国家重大工程和国防建设急需的大容量及高参数、瞬态、振动颠簸等极端工况减温减压装置，提出高温高压大流量可压缩气体非稳态流动设计理论及其基本控制方程和数学模型，建立减温减压过程全流程蒸汽能级分布及与能量系统节能优化匹配设计方法，突破“大容量高温高压蒸汽瞬态响应、多级可调及变工况调节技术”、“非稳态湍流气动噪声减振降噪技术”、“先减压后减温节能优化工艺及全流程高温高压蒸汽管道安全保障技术”三大关键技术瓶颈，并将研究成果应用于产品开发上，同时经全真型号测试系统上试验后，应用到国家重大工程和国产各类舰艇及航空母舰等海军装备上。这对于全面提升我国重大装备自主创新能力、加强国防安全具有重要的战略意义。

减温减压装置是一种大型蒸汽热能参数调节装置和动力辅助系统，是实现能源科学合理分配、余热余压利用、保护系统设备与管路安全必不可少的关键特种装备。目前，我国减温减压装置设计理论和方法采用的是基于小流量、中温中压的不可压缩稳态流动理论，随着我国重大工程和国防现代化建设的发展，减温减压装置面临各种大容量及高温高压、瞬态、振动颠簸等极端工况，现有的设计理论和方法已完全不能适应。为此，本项目针对大容量极端工况减温减压装置，从设计理论与流动特性、设计方法、调节性能、减振降噪、过程节能与安全等关键问题着手进行了系统的理论分析、数值模拟和试验研究。.取得的主要研究成果如下：（1）提出了大流量、高温高压可压缩气体非稳态流动设计理论，建立了极端工况减温减压过程蒸汽流动基本控制方程及其数学模型；（2）提出了极端工况减温减压过程蒸汽全流程能级分布及与能量系统节能优化匹配设计方法，建立了基于非稳态湍流气动噪音分析理论的减振降噪设计方法；（3）提出了大容量极端工况减温减压能级分配优化技术，突破了大容量极端工况减温减压装置调节时间、调节精度、调节范围等关键技术瓶颈；（4）揭示了大容量高参数多级减压涡旋发声机理，建立了多孔板传递损失预测模型，提出了降噪结构与工艺优化技术，突破了大容量极端工况减温减压装置减振降噪技术瓶颈；（5）提出了先减压后减温的节能优化工艺技术，建立了复杂载荷的压力管道安全评定方程及其安全保护装置，突破了大容量极端工况减温减压装置过程节能与安全技术瓶颈。经试验验证和全真型号的测试，本项目研究获得的理论方法和关键技术已成功转化到高温高压、大容量和振动颠簸等极端工况的减温减压装置产品设计上，并已成功应用于我国某大型水面舰艇、各型号海军装备、超超临界火电、热电联产等国家重点工程和海军舰艇上，反映良好。.本项目研究成果对于全面提升我国重大装备自主创新能力、加强国防安全具有重要的战略意义。