壓水堆冷卻劑泵

常用材料有石墨、碳化鎢、碳化硅。氮化硅、氧化鋁等。此外，運(yùn)行時(shí)要控制軸密封注入水的水質(zhì)，特別是水中所含雜質(zhì)的粒徑，通常在注入水管線上設(shè)置超細(xì)過(guò)濾器，能濾去5弘m以上的顆粒雜質(zhì)。一組軸密封通常為三級(jí)。典型組合為:以第一級(jí)為主密封，承受大部分或全部壓力，泄漏量大I第二級(jí)為安全密封，在第一級(jí)失效時(shí)可短時(shí)承受系統(tǒng)運(yùn)行全壓力I第三級(jí)亦為安全密封，工作壓差低，泄漏量小，有yoshu.dLJIIengque]一匕eng壓水堆冷卻荊泵(pwRprimarycoolantpump)用于使反應(yīng)堆冷卻劑在一回路各環(huán)路中循環(huán)，將堆芯熱量傳輸至蒸汽發(fā)生器二回路側(cè)的設(shè)備，亦稱主泵。每條環(huán)路設(shè)一臺(tái)或兩臺(tái)主泵.由于反應(yīng)堆冷卻劑有較強(qiáng)的放射性，所以主泵的主要特點(diǎn)為泄漏受到控制。還由于在主泵失去電源時(shí)，要求在盡可能長(zhǎng)的時(shí)間維持一定流量以冷卻堆芯，所以主泵的另一特點(diǎn)為帶有厚重飛輪，以增加轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。結(jié)構(gòu)主泵通常為立式、單級(jí)、離心式水泵，由交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。按飛輪和推力軸承位置、聯(lián)軸器型式以及導(dǎo)軸承數(shù)目等結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，大致可分為兩類結(jié)構(gòu)型式:①三軸承泵。以美國(guó)西屋公司產(chǎn)品為代表(見圖)。蘇聯(lián)BB3Pl000MW核電廠所用的rUH一195型有相似的結(jié)構(gòu)。飛輪設(shè)置在電動(dòng)機(jī)頂部。主推力軸承與上部導(dǎo)軸承合成一體，布置在電動(dòng)機(jī)上部。電動(dòng)機(jī)下部也有一導(dǎo)軸承。另一水潤(rùn)滑石墨導(dǎo)軸承位于泵殼內(nèi)葉輪上方。泵軸與電動(dòng)機(jī)軸用剛性聯(lián)軸器連接，結(jié)構(gòu)緊湊，泵總高約sm，軸線對(duì)中要求較嚴(yán)。②五軸承泵。以德國(guó)KSB(KSBAKTIENGESELLSCHAFT)公司產(chǎn)品為代表。推力軸承與電動(dòng)機(jī)軸和傳動(dòng)軸用鼓形齒輪撓性聯(lián)軸器連接。共有五個(gè)導(dǎo)軸承，電動(dòng)機(jī)兩端和推力軸承兩側(cè)各有一油潤(rùn)滑導(dǎo)軸承，另一個(gè)水潤(rùn)滑石墨導(dǎo)軸承位于泵殼內(nèi)葉輪上方。泵總高為9~10m。主要部件主泵的主要部件包括軸密封、飛輪、推力軸承、葉輪和導(dǎo)葉輪、泵殼，轉(zhuǎn)軸和電動(dòng)機(jī)等。軸密封是主泵最關(guān)鍵的部件，其設(shè)計(jì)和制造難度較大。常用型式為控制泄漏、非接觸式機(jī)械密封。基本原理是在動(dòng)環(huán)和靜環(huán)兩個(gè)端面之間引入密封介質(zhì)，形成一層幾微米厚的液膜，起潤(rùn)滑和冷卻作用。按結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)又分為靜壓密封和動(dòng)壓密封。前者通常為凹槽式，后者是在摩擦副的端面上開潤(rùn)滑槽，介質(zhì)進(jìn)人槽內(nèi)后，再利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的流體楔的動(dòng)壓作用，擠人端環(huán)路阻力低于計(jì)算值時(shí)流量變化較小。典型主系.傲衰 ┌──────────┬───┬───┬───┬───┐

│ 參數(shù) │秦山 │93D型│100型│100型││

│ (50Hz) │(50Hz)│(60Hz)│(50Hz)│

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│額定流t(m"/h)│16800│21350│22620│22620│

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│傾定流t下?lián)P程(m)│75│86.31│100│100│

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│額定效率(%)│79│82│81│87│

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│鑄件重t(t)│88│31.8│29│29│

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│鑄件直徑(m)││2.65│2.44│2.44│

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│出水管口位里│切向│切向│徑向│徑向│

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│臨界轉(zhuǎn)速(r/min)│2500│2600│1610│1800│

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│標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣t(kg'm")│1750│2318│4638│2967│

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│電機(jī)領(lǐng)定功率(kw)│4000│5147│5882│5882│

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│同步轉(zhuǎn)速(r/min)│1500│1500│1200│1500│

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時(shí)用接觸密封。但德國(guó)KSB公司產(chǎn)品采用三級(jí)動(dòng)壓密封，在第一級(jí)和第二級(jí)用毛細(xì)管控制壓力分配，第三級(jí)用節(jié)流孔板控制壓降，經(jīng)控制后三級(jí)密封之間的壓力分配為40%、40%、20%。軸密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證。通常用全尺寸試驗(yàn)件(例如動(dòng)、靜環(huán)有效直徑254mm)，在試驗(yàn)臺(tái)架上以正常工作壓力、溫度和注水條件作長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)運(yùn)行，測(cè)定泄漏量、振動(dòng)等數(shù)據(jù)，還要在改變注人水溫度、壓力等情況下進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)間要超過(guò)軸密封的設(shè)計(jì)壽期。試驗(yàn)完畢后，將試驗(yàn)件解體，檢查動(dòng)環(huán)的接觸面和變形情況。正常運(yùn)行時(shí)，由化學(xué)和容積控制系統(tǒng)的上充泵提供溫度約50℃、每臺(tái)流量約Zm"/h的軸密封注人水。它進(jìn)人密封殼后分為近似相等的兩股水流:一股向下流人泵體，與冷卻劑混合;另一股經(jīng)第一級(jí)和第二級(jí)密封后分別引人體積控制箱和冷卻劑疏排水箱。第三級(jí)密封另有單獨(dú)的注人水，亦分為兩股:一股與第二級(jí)密封引祝水混合;另一股經(jīng)第三級(jí)密封后引向疏排水箱或安全殼內(nèi)。正常注人水發(fā)生故障時(shí)，泵內(nèi)的冷卻劑經(jīng)過(guò)裝在泵蓋上的熱屏冷卻器或裝在泵外的高壓冷卻器冷卻后作為密封注人水，這些冷卻器由設(shè)備冷卻水系統(tǒng)持續(xù)供水。飛輪主泵斷電時(shí)，飛輪慣量使主泵轉(zhuǎn)子惰走較長(zhǎng)時(shí)間，從而使整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的慣量能在一定時(shí)間內(nèi)提供適當(dāng)?shù)牧髁浚ǔＲ笤?05內(nèi)流量不小于50%。以1000MW核電廠主泵為例，飛輪質(zhì)量約st，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在18。。kg·mZ左右。飛輪材料為低合金鋼，要求有較高強(qiáng)度和沖擊韌性。KSB泵組的飛輪的襯套與軸接合面呈倒錐形，以過(guò)盈配合方式安裝在軸上。泵超速時(shí)，飛輪從軸上自行落下，避免由超應(yīng)力引起破裂而產(chǎn)生飛射物。推力軸承正常運(yùn)行時(shí)，軸密封兩側(cè)壓差產(chǎn)生的向上推力遠(yuǎn)大于葉輪兩側(cè)的向下推力，故用雙向推力軸承，其主推力面為推力盤的上表面。正常運(yùn)行時(shí)向上推力為400一500kN，只有在系統(tǒng)壓力低于工作壓力4。%左右時(shí)才承受向下推力。結(jié)構(gòu)通常為米歇爾(Michell)型可傾式瓦塊，瓦塊數(shù)通常為質(zhì)數(shù)。由相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的潤(rùn)滑劑楔人作用使瓦塊微傾，從而使軸承中的摩擦系數(shù)及耗功很低。在起動(dòng)或停泵時(shí)，由頂油泵將油注人推力軸瓦，以防發(fā)生干康擦。葉輪和導(dǎo)葉輪葉輪通常為單級(jí)、雙向扭曲葉片、混流式。導(dǎo)葉輪通常為半分式，用螺釘固定在泵殼內(nèi)，以減小泵殼法蘭及開口尺寸。葉輪和導(dǎo)葉輪的葉片宜互為不可通約數(shù)。材料通常為低碳馬氏體不銹鋼鑄件，含鉻約13%，含鎳約4%，并限制含鉆量以減少活化產(chǎn)物。泉充形狀通常為準(zhǔn)球形或蝸殼形。材料可以是奧氏體不銹鋼或低合金鋼內(nèi)表面堆焊奧氏體不銹鋼。結(jié)構(gòu)可以是分片拼接或整體鍛造。轉(zhuǎn)軸泵軸與電動(dòng)機(jī)軸一般均為剛性軸，即第一臨界轉(zhuǎn)速超過(guò)額定轉(zhuǎn)速的130寫。泵軸材料用與葉輪相同成分的鋼鍛件，以免熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生熱應(yīng)力。軸表面鍍硬鉻，可避免裝拆轉(zhuǎn)子部件時(shí)擦傷軸表面，并對(duì)水潤(rùn)滑石墨軸承有較好的耐磨性能。西屋公司的三軸承泵在泵軸與電動(dòng)機(jī)軸之間設(shè)中間短軸，以便維修軸密封時(shí)不必移動(dòng)電動(dòng)機(jī)。KSB公司的五軸承泵在電動(dòng)機(jī)軸與傳動(dòng)軸之間的鼓形齒輪聯(lián)軸器內(nèi)有足夠的間距，可以用液壓油缸將整個(gè)推力軸承部件頂起，裝拆更為方便。電動(dòng)機(jī)為常規(guī)交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，但在安全保護(hù)方面有特殊要求，主要有①防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu):當(dāng)幾條環(huán)路中有一條環(huán)路的主泵斷電時(shí)，該環(huán)路內(nèi)冷卻劑會(huì)倒流使該主泵逆轉(zhuǎn)。逆轉(zhuǎn)會(huì)使主泵某些部件受損傷，并造成再起動(dòng)困難。此時(shí)，離心力使機(jī)構(gòu)的動(dòng)部件與靜部件保持一定間隙，互不接觸。②卡轉(zhuǎn)子保護(hù)器:主泵正常運(yùn)行中由于機(jī)械故障將轉(zhuǎn)子卡住而使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，保護(hù)器在55內(nèi)切斷電動(dòng)機(jī)電源。③慣性惰轉(zhuǎn):全廠斷電時(shí)，主泵電動(dòng)機(jī)與主發(fā)電機(jī)電氣連接，一起慣性惰轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)允許降頻率運(yùn)行至50緯轉(zhuǎn)速，使惰走流量保持更長(zhǎng)時(shí)間。性能參橄主泵的性能參數(shù)主要包括流量、揚(yáng)程、汽蝕裕量、比轉(zhuǎn)速等。流t一揚(yáng)程(Q一H)曲線主泵流量根據(jù)反應(yīng)堆功率和冷卻劑進(jìn)出口溫度計(jì)算，揚(yáng)程根據(jù)反應(yīng)堆本體和環(huán)路中各設(shè)備在額定流量下的流阻計(jì)算。大型主泵的典型參數(shù)為流量20000~25000m3/h，揚(yáng)程90一105m。要求Q一H曲線平滑，整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)無(wú)"拐點(diǎn)"。還要求做出泵的全性能曲線，即四象限特性曲線，以便分析各種事故工況。設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)環(huán)路設(shè)備阻力的估算往往偏保守，結(jié)果使泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程過(guò)高。要求在一定范圍內(nèi)安全長(zhǎng)期運(yùn)行。汽蝕裕t亦稱"凈正吸人壓頭(NPSH)"，用以判斷水泵是否發(fā)生汽蝕?？赏ㄟ^(guò)計(jì)算有效汽蝕裕量(NPSHa，)和必需汽蝕裕量(NPSHre。)，以分析進(jìn)口液壓是否具有超過(guò)汽化壓力的足夠裕量。大型主泵的必需汽蝕裕量一般為50一75m。比轉(zhuǎn)速定義為，。一3.65，丫尸西~/H3/4，式中。