核电站通用机械与设备第七章反应堆主泵ppt课件

《核电站通用机械与设备第七章反应堆主泵ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《核电站通用机械与设备第七章反应堆主泵ppt课件（28页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、1/28第七章第七章 反响堆主泵反响堆主泵张继革张继革上海交大核科学与工程学院上海交大核科学与工程学院核电站通用机械与设备核电站通用机械与设备2/28第七章第七章 反响堆主泵反响堆主泵n7.1 概述概述n7.2 全密封泵全密封泵n7.3 轴封泵轴封泵n7.4 轴封泵的密封构造和任务原理轴封泵的密封构造和任务原理n7.5 主泵系统的运转主泵系统的运转n7.6 主泵系统目前国内外研讨现状主泵系统目前国内外研讨现状3/287.1 概述概述n在主系统充水时，利用主泵赶气；在主系统充水时，利用主泵赶气；n在开堆前，利用主泵循环升温，到达开堆在开堆前，利用主泵循环升温，到达开堆280280条件；条件；n在

2、反响堆正常运转时，冷却剂由反响堆流出经主管道流进蒸发器，把热在反响堆正常运转时，冷却剂由反响堆流出经主管道流进蒸发器，把热量传给二回路侧给水，然后再由主泵送回反响堆进展循环。量传给二回路侧给水，然后再由主泵送回反响堆进展循环。n主泵电机上的大飞轮以添加主泵惰转时间，坚持适当惯量，确保断电事主泵电机上的大飞轮以添加主泵惰转时间，坚持适当惯量，确保断电事故时堆芯燃料元件不至烧毁。故时堆芯燃料元件不至烧毁。反响堆主冷却剂泵主泵是反响堆的反响堆主冷却剂泵主泵是反响堆的“心脏。心脏。主泵是反响堆冷却剂系统的主要设备和压力边境的设备之一。主泵是反响堆冷却剂系统的主要设备和压力边境的设备之一。7.1.1主泵

3、功能主泵功能4/287.1 概述概述7.13 主泵分类主泵分类n能长期在无人维护条件下平安可靠地任务；能长期在无人维护条件下平安可靠地任务；n便于维修，辅助系统简单；便于维修，辅助系统简单；n主泵转动组件应能提供足够转动惯量，以便在全厂断电情况下，利用主泵转动组件应能提供足够转动惯量，以便在全厂断电情况下，利用主泵惰转提供足够的流量，使反响堆堆芯得到适当的冷却；主泵惰转提供足够的流量，使反响堆堆芯得到适当的冷却；n过流零部件外表资料要求采用奥氏体不锈钢或其它同等耐腐蚀资料；过流零部件外表资料要求采用奥氏体不锈钢或其它同等耐腐蚀资料；n带放射性的冷却剂的走漏要少。带放射性的冷却剂的走漏要少。7.

4、1.2 根本要求根本要求全密封泵，轴封泵全密封泵，轴封泵5/287.2 全密封泵全密封泵7.轴承轴承2.螺栓螺栓3.屏蔽套屏蔽套4.转子外套转子外套5.转子转子6.压紧板压紧板7.小叶轮小叶轮8.盖盖9.接线盒接线盒10.接线柱接线柱17.径向滑动轴承径向滑动轴承12.线圈线圈13.硅钢片硅钢片14.蛇形冷却管蛇形冷却管15.外壳外壳16.轴轴17.止推轴承止推轴承18.电机壳电机壳19.盖及迷宫密封件盖及迷宫密封件20.螺母螺母27.叶轮叶轮22.泵壳体泵壳体带屏蔽套的全密封泵带屏蔽套的全密封泵6/28湿湿定定子子全全密密封封泵泵但屏蔽泵存在以下问题：但屏蔽泵存在以下问题：屏蔽泵效率低，普通

5、泵组效率只需屏蔽泵效率低，普通泵组效率只需5050至至7070，对于大容量核电机组来说，对于大容量核电机组来说，显然经济性不够；显然经济性不够；屏蔽泵大部分零部件用耐腐蚀资料制造，屏蔽泵大部分零部件用耐腐蚀资料制造，造价昂贵，难度较高；造价昂贵，难度较高；屏蔽泵假设装设飞轮，液体的阻力将使屏蔽泵假设装设飞轮，液体的阻力将使泵机组效率降低到不可接受的程度，泵机组效率降低到不可接受的程度，故此，屏蔽泵转动惯量通常很小。为故此，屏蔽泵转动惯量通常很小。为保证反响堆平安，采用屏蔽泵的核电保证反响堆平安，采用屏蔽泵的核电厂必需对主泵供电的可靠性作更严厉厂必需对主泵供电的可靠性作更严厉的要求；的要求；屏蔽

6、泵维修不方便。屏蔽泵维修不方便。屏蔽泵普通运用于容量较小的核动力安装。屏蔽泵普通运用于容量较小的核动力安装。7.2 全密封泵全密封泵7/287.3 轴封泵轴封泵 随着对核电厂平安性与经济性要求的提高，并为顺应大容量机组的随着对核电厂平安性与经济性要求的提高，并为顺应大容量机组的要求，轴密封泵技术已日趋成熟。要求，轴密封泵技术已日趋成熟。它具有以下优点：它具有以下优点：采用常规的鼠笼式感应电机，本钱降低，效率提高。轴密封泵的效率普通采用常规的鼠笼式感应电机，本钱降低，效率提高。轴密封泵的效率普通比屏蔽泵高比屏蔽泵高1010至至3030；电机部分装设一只很重的飞轮，从而大大提高了机组的惰转性能，提

7、高了电机部分装设一只很重的飞轮，从而大大提高了机组的惰转性能，提高了发生全厂断电事故时堆芯的平安性；发生全厂断电事故时堆芯的平安性；轴密封技术可以同样严厉控制走漏量，把平安壳的走漏量控制在轴密封技术可以同样严厉控制走漏量，把平安壳的走漏量控制在200cm3/h200cm3/h左右；左右；维修方便，轴密封构造改换仅需十小时左右。维修方便，轴密封构造改换仅需十小时左右。自自19651965年第一次将轴密封泵作为年第一次将轴密封泵作为PWRPWR核电厂主泵运用以来，曾经迅速核电厂主泵运用以来，曾经迅速取代了屏蔽泵的位置。但是在诸如舰船核推进、金属钠冷快堆、某些实取代了屏蔽泵的位置。但是在诸如舰船核推

8、进、金属钠冷快堆、某些实验堆等场所下，屏蔽泵仍起重要作用。验堆等场所下，屏蔽泵仍起重要作用。8/287.3 轴封泵轴封泵9/287.3 轴封泵轴封泵水力机械水力机械n 泵壳泵壳n 叶轮叶轮n 吸入导流管和扩压器吸入导流管和扩压器n 泵轴承泵轴承n 热屏障组件热屏障组件电机电机n 轴承轴承n 飞轮飞轮n 防逆转安装防逆转安装n 定子空气冷却器定子空气冷却器n 转子转子n 定子定子n 电机轴电机轴轴封组件轴封组件n 入口和出口接纳入口和出口接纳n 法兰法兰n 泵轴泵轴10/287.3.1 水力机械水力机械n 泵壳泵壳 泵的外壳包容并支持着泵的水泵的外壳包容并支持着泵的水力部件，是反响堆冷却剂系统压

9、力力部件，是反响堆冷却剂系统压力边境的一部分。泵壳是一个外形呈边境的一部分。泵壳是一个外形呈准球状的不锈钢铸件，其出入口接准球状的不锈钢铸件，其出入口接纳焊接在一回路系统管道上。冷却纳焊接在一回路系统管道上。冷却剂从泵底部沿叶轮轴线流入，向上剂从泵底部沿叶轮轴线流入，向上导流进入叶轮。经过叶轮后的冷却导流进入叶轮。经过叶轮后的冷却剂经扩压器后经过与叶轮成切线方剂经扩压器后经过与叶轮成切线方向的出口接纳排出。向的出口接纳排出。n 叶轮叶轮 叶轮由不锈钢铸成，有叶轮由不锈钢铸成，有7个叶片，用个叶片，用热装和加键固定在泵轴的下端，并在轴热装和加键固定在泵轴的下端，并在轴端用螺母锁紧。叶轮是泵的中心

10、部件。端用螺母锁紧。叶轮是泵的中心部件。靠叶轮的旋转使流体获得能量靠叶轮的旋转使流体获得能量11/287.3.1 水力机械水力机械n 吸入导流管和扩压器吸入导流管和扩压器 吸入导流管是一个不锈吸入导流管是一个不锈钢圆筒，用螺栓固定在泵壳钢圆筒，用螺栓固定在泵壳的内侧。它把吸入流体引入的内侧。它把吸入流体引入叶轮中心。吸入导管和叶轮叶轮中心。吸入导管和叶轮吸入接纳之间由迷宫密封环吸入接纳之间由迷宫密封环阻挠从排出室向吸入室的流阻挠从排出室向吸入室的流体走漏。体走漏。扩压器由不锈钢铸造而扩压器由不锈钢铸造而成，它有成，它有12个导叶，位于叶个导叶，位于叶轮外侧。扩压器的作用是降轮外侧。扩压器的作用

11、是降低在扩压叶片之间的延伸流低在扩压叶片之间的延伸流道中的流体流速，把流体的道中的流体流速，把流体的速度头转换成静压头。扩压速度头转换成静压头。扩压器末端与泵壳焊在一同、器末端与泵壳焊在一同、12/287.3.1 水力机械水力机械n 泵轴承泵轴承 泵的径向轴承为泵轴提泵的径向轴承为泵轴提供径向支撑和对中它由斯太供径向支撑和对中它由斯太立合金堆焊的不锈钢轴颈和立合金堆焊的不锈钢轴颈和石墨构成的套筒组成，用水石墨构成的套筒组成，用水光滑和冷却。使经过轴承的光滑和冷却。使经过轴承的水坚持低温是重要的，由于水坚持低温是重要的，由于高温会破坏石墨并使轴承损高温会破坏石墨并使轴承损坏。所用轴承冷却水是化容

12、坏。所用轴承冷却水是化容系统的轴封注入水的一部分。系统的轴封注入水的一部分。13/287.3.1 水力机械水力机械n 热屏障组件热屏障组件 在叶轮与泵径向轴承之间装有热屏在叶轮与泵径向轴承之间装有热屏障。它的作用是阻止泵壳内高温的反响障。它的作用是阻止泵壳内高温的反响堆冷却剂向上方的泵径向轴承和密封组堆冷却剂向上方的泵径向轴承和密封组件传热，使泵径向轴承免受高温。热屏件传热，使泵径向轴承免受高温。热屏障组件主要由两部分组成：一是安装在障组件主要由两部分组成：一是安装在导叶内侧的隔热套，二是安装在叶轮与导叶内侧的隔热套，二是安装在叶轮与泵径向轴承之间的由盘管组成的扁平状泵径向轴承之间的由盘管组成

13、的扁平状热交换器。隔热套阻止反响堆冷却剂向热交换器。隔热套阻止反响堆冷却剂向上方的泵径向轴承传热，而热交换器用上方的泵径向轴承传热，而热交换器用来冷却能够沿轴向向上的反响堆冷却剂来冷却能够沿轴向向上的反响堆冷却剂流，从而维护径向轴承和轴封组件。在流，从而维护径向轴承和轴封组件。在轴封水断流的情况下，它还能冷却向上轴封水断流的情况下，它还能冷却向上流向的冷却剂，以确保轴承的冷却和光流向的冷却剂，以确保轴承的冷却和光滑，热屏障热交换器盘管内循环着设备滑，热屏障热交换器盘管内循环着设备冷却水，供水温度冷却水，供水温度3514/287.3.2 电机电机n 轴承轴承立式、鼠笼、单速、三相感应立式、鼠笼、

14、单速、三相感应下部径向轴承下部径向轴承上部径向轴承上部径向轴承上下止推轴承上下止推轴承组合体组合体 止推轴承油提升系统，止推轴承油提升系统，泵启动时运用，减少启动电泵启动时运用，减少启动电流和防止止推轴承损坏，有流和防止止推轴承损坏，有一台小型高压油泵。一台小型高压油泵。泵运转时，推力由上止泵运转时，推力由上止推轴承轴瓦承载，这个载荷推轴承轴瓦承载，这个载荷来自反响堆冷却剂系统的压来自反响堆冷却剂系统的压力和泵的动态力，它抵消转力和泵的动态力，它抵消转子重力后尚有余。子重力后尚有余。15/287.3.2 电机电机n 飞轮飞轮 在断电情况下，停堆后在断电情况下，停堆后短时间内必需坚持足够的流短时

15、间内必需坚持足够的流量经过堆芯。量经过堆芯。添加转动惯量，延伸泵添加转动惯量，延伸泵的惰转时间的惰转时间1)(/0200tnntnNCII式中：式中：I转动惯量转动惯量N0额定工况泵轴功率额定工况泵轴功率n0额定转速额定转速t从断电开场计算的时间从断电开场计算的时间n(t)t时辰的转速时辰的转速16/287.3.2 电机电机n 防逆转安装防逆转安装 电机顶部装有止逆机构，防止主泵逐台起动、停顿，而引起介质倒电机顶部装有止逆机构，防止主泵逐台起动、停顿，而引起介质倒流从而导致泵的倒流问题。它不仅能接受倒灌流量的力矩，还能接受当流从而导致泵的倒流问题。它不仅能接受倒灌流量的力矩，还能接受当电机电缆

16、反接时在电机电缆反接时在100%100%电压下的电机起动力矩。电压下的电机起动力矩。17/287.3.2 电机电机n 电动机定子空气冷却器电动机定子空气冷却器 电动机定子绕组是由空气电动机定子绕组是由空气冷却的。电动机转子两端均带冷却的。电动机转子两端均带有风叶，电动机旋转时，风叶有风叶，电动机旋转时，风叶强迫空气流动，为添加冷却才强迫空气流动，为添加冷却才干设置了空气冷却器。空气冷干设置了空气冷却器。空气冷却器内有设备冷却水经过。从却器内有设备冷却水经过。从平安壳吸入的空气经该空气冷平安壳吸入的空气经该空气冷却器降温后，流入电动机机架却器降温后，流入电动机机架中的冷却槽冷却定子绕组，然中的冷

17、却槽冷却定子绕组，然后排入平安壳大气中。后排入平安壳大气中。18/287.4 轴封泵的密封构造和任务原理轴封泵的密封构造和任务原理1#2#3#来自化容系统轴密封注入水来自化容系统轴密封注入水15.85MPa，7.8m3/h冷却径向轴承及热屏热交换器冷却径向轴承及热屏热交换器15.85MPa，7.1m3/h流回化容系统流回化容系统0.45MPa，0.6634m3/h0.7m3/h7.6 L/h0.1MPa0.12MPa疏水箱疏水箱疏水箱疏水箱7.6 L/h立管立管轴封水流向表示图轴封水流向表示图19/287.4 轴封泵的密封构造和任务原理轴封泵的密封构造和任务原理n 1号密封号密封主密封，液膜主

18、密封，液膜不锈钢圆环，外表涂氧化铝不锈钢圆环，外表涂氧化铝设计间隙，设计间隙，A1=A2，F1=F2，力平衡，力平衡间隙间隙 ，阻力添加，阻力添加，b点上移，点上移，A1A2，F1F2，静环上移，间隙，静环上移，间隙 ，直到，直到F1=F2间隙间隙 ，阻力减小，阻力减小，b点下移，点下移，A1A2，F1F2，静环下移，间隙，静环下移，间隙 ，直到，直到F1=F220/287.4 轴封泵的密封构造和任务原理轴封泵的密封构造和任务原理n 2号密封号密封动环：碳化铬动环：碳化铬静环：石墨静环：石墨21/287.4 轴封泵的密封构造和任务原理轴封泵的密封构造和任务原理n 3号密封号密封动环：碳化铬动环

19、：碳化铬静环：石墨静环：石墨22/287.5 轴封泵的运转轴封泵的运转主泵启停的主要原那么启动前一回路必需有足够的压力，以便可以：启动前一回路必需有足够的压力，以便可以：防止主泵气蚀，如压力缺乏，泵内空穴景象的产生将引起气蚀。因此，防止主泵气蚀，如压力缺乏，泵内空穴景象的产生将引起气蚀。因此，只需在吸入水头到达允许值只需在吸入水头到达允许值(2.3MPa)(2.3MPa)的条件下，才干使泵投入运转，必的条件下，才干使泵投入运转，必需遵照规定的运转条件。需遵照规定的运转条件。保证第一道轴封的分别，由于第一道轴封是可控走漏流体动力型轴封，保证第一道轴封的分别，由于第一道轴封是可控走漏流体动力型轴封

20、，只需一回路压力大于只需一回路压力大于2.3MPa2.3MPa时，它才干被时，它才干被“抬起，冷却剂泵才干运转，抬起，冷却剂泵才干运转，对应的第一道轴封的内压差对应的第一道轴封的内压差7.9MPa7.9MPa，相应的轴封走漏流量应大于，相应的轴封走漏流量应大于50l/h50l/h。对第一道轴封，由于低压和过低的走漏量不能保证泵轴承的正常光滑，对第一道轴封，由于低压和过低的走漏量不能保证泵轴承的正常光滑，因此必需翻开第一道轴封的旁路管线，只需第一道轴封走漏量低于因此必需翻开第一道轴封的旁路管线，只需第一道轴封走漏量低于180l/h180l/h，旁路管线就不断开着。，旁路管线就不断开着。轴承和推力

21、轴承要有正常油压和油位，为此，冷却剂泵启动前轴承和推力轴承要有正常油压和油位，为此，冷却剂泵启动前2min2min就必就必需使高压油泵运转，并且在冷却剂泵启动需使高压油泵运转，并且在冷却剂泵启动50s50s以后才允许停顿，所提供以后才允许停顿，所提供的油压通常必需为的油压通常必需为9.0 MPa9.0 MPa必需高于必需高于4.2MPa4.2MPa，在，在4.24.210.0MPa10.0MPa之间。之间。23/287.5 轴封泵的运转轴封泵的运转n由于启动时荷载极大，因此每次只能启动一个电动泵组，每天最多启由于启动时荷载极大，因此每次只能启动一个电动泵组，每天最多启动次数限于动次数限于6 6

22、次，如主泵在停顿后再次开动，那么必需待电动机定子冷次，如主泵在停顿后再次开动，那么必需待电动机定子冷却后才干启动。却后才干启动。n冷却剂泵启动时，有关其它系统应具备的条件是：冷却剂泵启动时，有关其它系统应具备的条件是：n化学和容积控制系统在每台泵的热屏入口处必需有一股化学和容积控制系统在每台泵的热屏入口处必需有一股7.8m3/h7.8m3/h的注入的注入流量；流量；n由设备冷却水系统冷却的热交换器必需供水，因此设备冷却水系统必由设备冷却水系统冷却的热交换器必需供水，因此设备冷却水系统必需处于任务形状；需处于任务形状；n硼和补给水系统必需可用，以保证对平衡管进展补水和冲刷第三道轴硼和补给水系统必

23、需可用，以保证对平衡管进展补水和冲刷第三道轴封。封。n 在发出停顿冷却剂泵指令之前，必需将高压油泵投入运转，直在发出停顿冷却剂泵指令之前，必需将高压油泵投入运转，直至主泵停顿至主泵停顿50s50s以后。以后。24/287.5 轴封泵的运转轴封泵的运转冷却剂泵运转曲线25/28 秦山核电厂一期采用的是秦山核电厂一期采用的是KSBKSB公司的公司的RER700RER700型主泵，它是立式、型主泵，它是立式、单级、导叶式混流泵国外有时也称离心泵。其主要参数如上表所单级、导叶式混流泵国外有时也称离心泵。其主要参数如上表所示。该泵由泵壳及其平安端、转子部件、轴密封部件、轴承部件、油示。该泵由泵壳及其平安

24、端、转子部件、轴密封部件、轴承部件、油系统、轴封水和设冷水系统组成。机组总高系统、轴封水和设冷水系统组成。机组总高9.5 m9.5 m，反响堆冷却剂从底，反响堆冷却剂从底部轴向进水，程度径向排出，从传动端看泵为逆时针方向旋转。部轴向进水，程度径向排出，从传动端看泵为逆时针方向旋转。7.6 主泵系统目前国内外研讨现状主泵系统目前国内外研讨现状26/287.6 主泵系统目前国内外研讨现状主泵系统目前国内外研讨现状 秦山核电二期工程和大亚湾核电站都是采用秦山核电二期工程和大亚湾核电站都是采用100D 型反响堆冷却剂型反响堆冷却剂泵泵(RCP)，大亚湾主泵是法国日蒙公司按照，大亚湾主泵是法国日蒙公司按

25、照20 世纪世纪70 年代从美国西屋年代从美国西屋公司引进的技术和法国公司引进的技术和法国RCC-M 规范制造的；而秦山二期工程主泵是规范制造的；而秦山二期工程主泵是2019 年由西屋公司设计的产品，除主泵泵壳是按照年由西屋公司设计的产品，除主泵泵壳是按照RCC-M 规范制造外，规范制造外，其它部件完全是按照其它部件完全是按照ASME 等美国规范制造的。等美国规范制造的。目前国外消费轴封式主泵的厂家很多，美国有西屋、拜伦杰克目前国外消费轴封式主泵的厂家很多，美国有西屋、拜伦杰克逊、宾汉等公司。其中西屋公司的产品最多。法国的法马通公司、意逊、宾汉等公司。其中西屋公司的产品最多。法国的法马通公司、

26、意大利菲亚特公司、比利时的大利菲亚特公司、比利时的ACECACEC公司和日本三菱高砂制造所等，引进公司和日本三菱高砂制造所等，引进了西屋公司的技术，它们都能消费上述主泵。德国了西屋公司的技术，它们都能消费上述主泵。德国KSBKSB公司是西欧的主公司是西欧的主要核泵消费企业，其产品大量输出。国外主泵消费厂家竞争非常猛烈，要核泵消费企业，其产品大量输出。国外主泵消费厂家竞争非常猛烈，美国西屋公司为了坚持领先位置，总在不断更新主泵构造。美国西屋公司为了坚持领先位置，总在不断更新主泵构造。我国反响堆冷却剂主泵的设计和制造程度与兴隆国家的差距我国反响堆冷却剂主泵的设计和制造程度与兴隆国家的差距非常大，国

27、内一切在运转和在建的核电站冷却剂主泵全部是从国外采非常大，国内一切在运转和在建的核电站冷却剂主泵全部是从国外采购的。只需出口巴基斯坦恰希玛一期购的。只需出口巴基斯坦恰希玛一期3030万千瓦核电站的主泵是沈阳水万千瓦核电站的主泵是沈阳水泵厂和哈尔滨电机厂与西德协作消费制造，国产化率到达泵厂和哈尔滨电机厂与西德协作消费制造，国产化率到达50%50%。27/287.6 主泵系统目前国内外研讨现状主泵系统目前国内外研讨现状 其中泵壳是由中国第一重型机械集团加工制造，核泵轴、导流罩、其中泵壳是由中国第一重型机械集团加工制造，核泵轴、导流罩、隔热体等隔热体等30余种关键部件的大锻件是中科院沈阳金属研讨所担

28、任研制余种关键部件的大锻件是中科院沈阳金属研讨所担任研制的，机械密封等关键部件是从国外进口的。沈阳水泵厂还建立了主泵的，机械密封等关键部件是从国外进口的。沈阳水泵厂还建立了主泵综合实验回路，该回路是沈阳水泵厂参考大量国外资料自行设计开发综合实验回路，该回路是沈阳水泵厂参考大量国外资料自行设计开发建造的实验台架，能满足建造的实验台架，能满足300MW1300MW核主泵性能，测试和运转核主泵性能，测试和运转考核实验。控制与仪表部分完全模拟核电站主泵控制设计要求，可考考核实验。控制与仪表部分完全模拟核电站主泵控制设计要求，可考核主泵联锁设计的合理性及备测试仪表的可靠性。主要设计参数：任核主泵联锁设计的合理性及备测试仪表的可靠性。主要设计参数：任务温度务温度20288；设计温度；设计温度350，任务压力，任务压力315MPa；设计压力；设计压力17.16Mpa，流量最大，流量最大27000m3/h，功率，功率8500kW。沈阳水泵股份虽然是。沈阳水泵股份虽然是国内独一一家具有核主泵设计制造才干的厂家，但是在设计制造百万国内独一一家具有核主泵设计制造才干的厂家，但是在设计制造百万千瓦级核电站主泵方面还有许多关键技术尚未突破。千瓦级核电站主泵方面还有许多关键技术尚未突破。28/287.6 主泵系统目前国内外研讨现状主泵系统目前国内外研讨现状