三代核電站某型主泵的設(shè)計(jì)改進(jìn)介紹

孫立江

中國(guó)中原對(duì)外工程有限公司 北京 100044

主泵是核電站一回路中唯一旋轉(zhuǎn)的主設(shè)備，用于驅(qū)動(dòng)反應(yīng)堆冷卻劑流動(dòng)帶走堆芯熱量并通過(guò)蒸汽發(fā)生器傳遞給二回路，產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電能。國(guó)內(nèi)某三代核電站所用的某型主泵較之前二代核電站所用的三軸承、四軸承主泵技術(shù)難度更高、結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，主泵裝配要求和工藝也較二代核電站主泵難度更高，本文針對(duì)三代核電站主泵的改進(jìn)優(yōu)化情況進(jìn)行介紹，改進(jìn)項(xiàng)有效的解決了困擾了二代主泵的裝配與運(yùn)行難題，極大地提升了技術(shù)先進(jìn)性，改善了主泵的安裝難度、降低了損傷幾率，提高了主泵的運(yùn)行能力，滿足三代核電站的運(yùn)行需求。

1 二代加主泵運(yùn)行反饋

二代核電站改型配套主泵在實(shí)際制造、應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了多項(xiàng)需要改進(jìn)的內(nèi)容，主要集中在以下幾點(diǎn)：推力軸承及潤(rùn)滑系統(tǒng)、大力矩螺栓螺母的緊固方式、軸系、泵殼、高壓冷卻器及支撐、葉輪、主泵重心等。在汲取了二代主泵的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，三代核電主泵對(duì)這些項(xiàng)目進(jìn)行了逐項(xiàng)改進(jìn)，各改進(jìn)項(xiàng)的改進(jìn)情況在后續(xù)章節(jié)展開(kāi)介紹[1]。

2 推力軸承改進(jìn)

二代核電站該型主泵的推力軸承無(wú)法通過(guò)全場(chǎng)斷電工況、冷態(tài)低壓工況啟動(dòng)困難；三代核電站該型主泵對(duì)軸承進(jìn)行了改進(jìn)：

表1 三代核電站主泵改進(jìn)項(xiàng)

為了更好的解決二代該型主泵遇到的運(yùn)行難題，廠家還著手研發(fā)復(fù)合材料推力軸承，目前還在進(jìn)行開(kāi)發(fā)試驗(yàn)驗(yàn)證中。

3 泵軸軸系改進(jìn)

二代核電主泵軸系定位用圓柱銷拆裝困難，緊固用螺栓較易研傷，二代核電主泵在廠內(nèi)制造過(guò)程中特別是軸系跳動(dòng)/ 動(dòng)平衡檢查工序需要頻繁拆裝軸系，經(jīng)常因?yàn)榱慵袀绊戄S系進(jìn)度。三代核電主泵在此基礎(chǔ)上對(duì)軸系聯(lián)軸器的裝配接觸面、銷接形式進(jìn)行了優(yōu)化，大大的降低了零部件研傷幾率，提高了裝配效率，降低了運(yùn)維難度，表2 為軸系改進(jìn)的關(guān)鍵位置[2]。

4 泵殼改進(jìn)

三代核電主泵泵殼與二代核電主泵泵殼都為桶型泵殼，相較于二代核電主泵泵殼進(jìn)行部分改進(jìn)：脆性轉(zhuǎn)變溫度更低增強(qiáng)了泵殼的材料性能，泵殼螺栓孔更大，在力矩變化不大的情況下降低了每根螺栓及螺紋孔螺紋的承受拉力的強(qiáng)度、取消了泵殼上表面的階梯結(jié)構(gòu)降低了制造難度。

5 高壓冷卻器及支撐

三代核電主泵高壓冷卻器支撐更加厚重，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，由于輔助系統(tǒng)外掛在主泵外側(cè)，支撐加厚加強(qiáng)能夠增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；二代核電主泵高壓冷卻器出現(xiàn)過(guò)應(yīng)急注入水逆向倒灌入密封注入水管路的問(wèn)題，三代核電主泵對(duì)此進(jìn)行了噴射泵結(jié)構(gòu)功能的優(yōu)化改進(jìn)，有效的解決了之前的問(wèn)題[3]。

6 螺栓螺母緊固形式

二代核電主泵中大力矩螺栓螺母除了M100 以上的用液力拉伸缸之外采用的是力矩扳手進(jìn)行把緊，裝配過(guò)程中極易發(fā)生研傷而導(dǎo)致零件報(bào)廢。

三代核電主泵對(duì)螺栓螺母的把緊方式進(jìn)行了改進(jìn)，增加螺栓螺母的數(shù)量、降低螺栓直徑，降低每對(duì)螺栓螺母平均承受的力矩；將中大力矩的螺栓螺母把緊形式改為液力拉伸缸拉伸把緊，杜絕了螺栓螺母配合面在承受力矩的情況下發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，極大的降低了螺栓螺母的研傷發(fā)生幾率，降低了裝配工作難度。

7 葉輪的改進(jìn)

三代核電主泵針對(duì)新的水力性能要求，在葉輪形式未變的情況下對(duì)葉輪傾角做了調(diào)整，對(duì)揚(yáng)程和流量進(jìn)行了修正，滿足三代核電一回路的運(yùn)行要求。

8 主泵重心調(diào)整

三代核電該型主泵的重心較二代核電該型主泵降低了不少，在支撐阻尼不變的情況下，降低了主泵振動(dòng)的可能誘因。

9 結(jié)語(yǔ)

使用該型主泵的二代核電站數(shù)量眾多，對(duì)于該型主泵的技術(shù)實(shí)用性驗(yàn)證及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集極為有利，該型主泵的應(yīng)用數(shù)據(jù)收集以及應(yīng)用反饋對(duì)三代核電該型主泵的技術(shù)升級(jí)提供了極大的參考。

三代核電站該型主泵目前已經(jīng)經(jīng)過(guò)熱試驗(yàn)證已經(jīng)投運(yùn)，改進(jìn)項(xiàng)在主泵當(dāng)前運(yùn)行中表現(xiàn)良好，達(dá)到甚至超過(guò)了預(yù)期，當(dāng)然該型改進(jìn)主泵仍然要在核電站長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中對(duì)設(shè)備的耐久性進(jìn)行驗(yàn)證及數(shù)據(jù)的積累。