冷却剂泵和稳压器.

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1、1 冷却剂泵和稳压器 2 除气除盐水 卸压箱 安全阀 稳 压 器 热段 冷 段 主 泵 喷 淋 阀 给水 蒸汽 一回路管道 压 力 容 器 反应堆冷却系统流程简图 蒸 汽 发 生 器 3 冷却剂泵（主泵） 4 主泵又称冷却剂泵，作用是为冷却剂提供驱动 压头，保证足够的强迫循环流量通过堆芯，使其 克服回路中的压力损失而作强迫循环流动，连续 不断地把堆芯中产生的热量传给蒸汽发生器，产 生蒸汽，驱动汽轮机做功。 压水堆核电厂的主泵目前有两种设计： 屏蔽电机泵； 立式离心式轴封泵。 5 反应堆冷却剂泵是压水堆核电厂的最关键设备 之一，对它的基本要求是： o 能够长期在无人维护情况下安全可靠地工作； o

2、 冷却剂的泄漏要尽可能的少； o 转动部件应有足够大的转动惯量，以便在全厂断 电情况下，利用泵的惰转提供足够流量，使堆芯得 到适当的冷却； o 过流部件表面材料要求耐高温含硼酸水的腐蚀； o 便于维修。 6 屏蔽电机泵(全密封泵) 屏蔽电动机+无轴封的泵 水力部件：泵壳、叶轮和导叶等零部件组成； 屏蔽电机：专门设计的屏蔽套式感应电机。 7 p泵的叶轮和电机转子连成一体，由屏蔽电机驱动。 p密封壳体承受系统的全部压力。 p屏蔽套：将电机的定子绕组和转子与一回路冷却剂冷却剂完 全隔绝开来，因此屏蔽套材料耐腐蚀。 p密封壳体外部盘绕蛇形管换热器，管外通设备冷却水，管内 为一次冷却水。从泵的右侧进入小

3、叶轮，从小叶轮流出后定 子和转子的间隙向左流动，吸收转子和定子的发热，并润滑 止推轴承，最后进入蛇形管。 屏蔽泵(全密封泵) 8 特点：电动机转子和泵体组装成一个全封闭结构， 并装在同一只密封壳体内，因此消除了冷 却剂外漏的可能性。 屏蔽泵(全密封泵) 缺点：效率低（50%-70%）； 惯性小（必须对供电的可靠性要求严格）； 造价高（大部分零部件使用耐腐蚀材料）； 维修不方便； 容量小（功率最大为2260 kW）。 在核动力舰艇，钠冷快堆以及一些实验研究堆等场合下 ，全密封泵仍发挥着重要作用，AP1000采用屏蔽泵。 9 立式离心式轴封泵 优点： 1、电动机与泵体分开组装，中间以短轴相连， 便

4、于检修和更换泵轴承和轴封装置； 2、电动机顶部装有一只很重的惯性飞轮； 3、采用常规的鼠笼式感应电机，成本低， 效率高（比屏蔽泵高10%-30%）； 4、采用三道轴封，可以严格控制泄漏量； 5、维修方便。 缺点：三道旋转密封圈只能保证15.5MPa压力与 大气压之间的基本密封，还有微小泄漏量。 10 11 12 水力机械部件 13 1泵壳 镍-铬奥氏体不锈钢铸件，包含并 支撑着泵的水力机械部件，是反 应堆冷却剂压力边界的一部分。 为了满足水力性能好、强度高 、便于加工和探伤的要求，其形 状近似于球形，进口接管在正下 部，出口接管在叶轮的切线方向 。 冷却剂从泵壳底部沿叶轮轴向方向流入，向上经进

5、水导管进入叶轮。 通过叶轮唧送后的冷却剂经过扩压器后通过与叶轮成切线方向的出 口接管排出。 14 2叶轮 用来以动能的形式把能量 传递给反应堆冷却剂。叶轮 安装在泵轴上，从顶部看叶 轮是逆时针旋转的。 由不锈钢铸成，有七个叶 片，固定在泵轴下端，并在 轴端用螺母锁紧。直径833 mm，重565 kg。 叶轮是泵的核心部件。靠 叶轮的旋转使流体获取能量 。 15 3吸入导流管和扩压器 吸入导流管作用是把吸入流体 引进叶轮中心，是一个不锈钢圆 筒，由螺栓固定在泵壳的内侧。 扩压器由不锈钢铸造，它有12 个导叶，位于叶轮外侧。 扩压器的作用是降低延伸流道 中的流体速度，把流体的速度头 转换成静压头。

6、 扩压器末端与泵壳焊在一起。 16 4泵轴承 17 5热屏组件 主要由隔热套和蛇形管热交换器 组成。 隔热套防止一回路水向上方的径 向轴承传热；热交换器用来冷却 可能沿轴向上的一回路水。 蛇形管内有来自设备冷却水系统 的温度为35的水流动。 在正常工况下，保证热屏以上 处温度维持在90左右。在主泵 运行和主泵停运而一回路温度高 于90 时，必须对热屏供水。设 有热屏出口水温和流量测量系统 及报警信号。 18 6、轴封水 l来自化学容积系统（RCV）的高压冷水，压力稍高于RCP系统压力， 通过热屏法兰上的接管从泵径向轴承和1号轴封之间注入。 l受轴封装置的阻挡，此流量的大部分沿轴向下流经泵轴承进

7、入RCP系 统主管道，剩余流量沿轴向上流过1号轴封。 l轴封水的作用： 高压冷水经过泵轴承、热屏流到泵壳内，抑制冷却剂向上流动； 流过轴封，提供轴封水。 在设备冷却水系统(RRI)故障而失去热屏冷却水时，保证泵轴承和 轴封的短时间应急冷却。 保证泵轴承润滑； 如果热屏冷却水和轴封注入水同时丧失时，必须立刻停运泵，并在一 分钟内恢复二者之一。 19 轴密封部件是主泵的 关键部件。 立式离心式轴封泵采 用了三道串联、可以控制 泄漏量的轴封。 作用：将15.5MPa的一 回路压力过渡到大气压， 而又避免了一回路的水泄 露到外界环境中去。 轴密封部件 20 三道轴封属于两种类型，第一道密封是可控 制泄

8、露的液膜密封；第二道和第三道是摩擦面 密封。 1号、2号密封是按承受系统全部压力设计的 轴封，3号密封只是一个泄漏水导流轴封。 轴封组件通过主法兰装到轴上，与泵轴同心 放置，这些轴封装在一密封外罩内，而外罩由 螺栓固定在主法兰上。 21 o 位于泵轴承上方，它是密封组件中最重 要的部件，又称主密封。 o1号轴封是带有光滑表面可控泄漏流体动 态型轴封，由一个固定在轴上的旋转动环 ，和另一个不能转动的静环（可上下移动 ）组成，这两个不锈钢环的内表面覆盖着 一层氧化铝（耐腐蚀），在运转中两个环 的表面不接触（轴封水是具有足够压力的 水，使第一道轴的两环之间形成一层极薄 的约10m的水膜），否则就会磨

9、损，从而 发生过量泄露。1号密封水泄漏量为 0.7m3/h。 1号轴封 可控泄漏：通过该轴封的泄漏量预先被确定 并受到控制。控制方法是保证动环和静环之 间的间隙为一个定值，通过作用在静环上的 流体压力平衡来实现。 22 1号轴封原理 l作用在静环上的力分为闭合力 和张开力。 A2：静环上表面受到的闭合力 ， 以矩形面积表示； A1：静环底部受到的张开力，近 似梯形面积表示。 1、A1=A2时，间隙保持不变； 2、 当间隙减小时，阻力增加，转 折点上移，使A1A2，静环向 上移动直到受力平衡； 3、当间隙增大时，阻力减小，转 折点下移，使 A2A1时，静环 向下移动直至恢复正常。 23 v在低压

10、下不能忽略静环的重量。当静环两边的压差小于 1.5MPa时，张开力变得不能保持间隙，因此主泵运行时 应保持1号轴封两边的压差大于1.5MPa。 v在主泵启动停运过程中由于转速较低，要求压差大于 1.9MPa。 v为了保证1号轴封压差大于1.9MPa，主泵必须在RCP系统 绝对压力高于2.3MPa才允许投入运行。 24 2号轴封是一个摩擦面型轴封， 它由一个石墨覆面的不锈钢静环 和一个与轴一起转动的喷涂碳化 铬覆面的不锈钢动环组成。 通过液体压力和弹簧力使静环压 在动环上。 动、静环之间的摩擦面由1号轴 封泄露流量的一小部分进行润滑 和冷却。 2号轴封 25 2号轴封的作用 1、阻挡第一道轴封的

11、泄漏； 2、作为1号轴封损坏时的备用轴封。而当1号轴封发 生故障时，2号轴封应能承受一回路的压力，并保持 一段时间（30min），以便停闭主泵。 正常运行时，其泄漏量为7.7 L/h，泄漏水被送到核 岛排气及疏排水系统。 26 摩擦面双侧型轴封。其结构与2号轴封基本相同，但不是 按照RCP系统承受的压力设计的。 作用：阻挡第二道轴封的泄漏，将2号密封的泄露引导到 排气水疏水系统，从而避免泄露水进入安全壳。 它的泄漏流量特别小，为0.1 L/h，可满足对轴封的湿润 ，泄漏水被送到核岛排气及疏排水系统； 为避免在轴封处含硼水产生硼结晶，有来自硼和补给水系 统的流量为10 L/h的除盐水保证对3号轴

12、封的清洗，泄漏水 也被送到核岛排气及疏排水系统。 3号轴封 27 冷却剂泵电动机是三相 6.6KV，1500r/min，直接启动 式电动机。正常运行功率约6- 7MW。 整个电动机驱动部件配有两个 径向轴承和一个双向止推轴承， 顶部有一个惯性飞轮。电动机轴 是垂直安装的，可由一短轴把泵 体与电动机连起来。 电动机驱动部件 28 径向轴承采用碳钢上巴式设计，电动机转子下端的径向轴承 浸在下油池中，在油池中装有一个设备冷却水通过的油冷却器 。 电动机转子上部是径向轴承和止推轴承（双向金斯泊里）的 组合体。它们放在上油池中，在泵工作的时侯轴承自润滑。 设置了一个泵启动时使用的止推轴承油提升系统，以减

13、少启 动电流；有一台小型高压油泵，在RCP系统启动或停转前将轴 瓦提升而离开止推轴盘。 径向轴承和双向止推轴承 29 转子、定子及电动机的冷却 电动机为鼠笼式感应电动机。 定子：由相互绝缘的高硅含量的钢片构成，圆筒形 的，内表面有槽，用来放置对称的三相绕组AX、BY、 CZ。 转子：由迭放在一起的高硅含量钢环制成，装在转 轴上，圆柱状。 电动机的冷却：电动机用汽腔内的空气冷却，以避 免温度过高；在电动机出口，通过热交换器冷却此受 热空气，该热交换器由设备冷却水系统的水来冷却。 30 惯性飞轮 电动机的顶端装有惯性飞轮（ 重约6t），它由高性能钢制成 并经严格检验。 作用：增加泵的转动惯量，从

14、而延长惰转时间，在电源中断 的情况下能延长泵的转动时间 达数分钟。保证在紧急停堆和 泵断电时由充分的排热能力， 还有利于建立后续的自然循环 。 31 防逆转棘轮装置 包括：安装在飞轮底部外缘上的11个 棘爪、一块安装在电动机机架上棘齿板 、棘齿板用的恢复弹簧和振动吸收器组 成。 作用：以防停运的主泵反转。在泵停 转时，每个棘爪与棘齿板齿合。当电动 机开始逆转时，棘齿板稍有转动，振动 吸收器使其停止；电动机启动时，恢复 弹簧使棘齿板恢复初始位置。随着电动 机转速的提高，棘爪在约60r/min的 转速下因离心力而缩进去。 32 冷却剂主泵是功率非常大的设备，为保证 核电厂的安全，要求它能可靠地运行

15、。在主 泵启动和停运时，必须遵守某些基本原则如 下： （二）主泵的运行 33 冷却剂主泵启动的主要原则 1启动前一回路必须有足够的压力，以便可以： （1）防止主泵气蚀（液体汽化、汽泡产生、 蒸汽凝结、汽泡破裂的整个过程及其一系列现象） ； （2）保证第一道轴封的分离。由于第一道轴 封是可控泄漏流体动态型轴封（避免投入运转时损 坏，必须分离），只有当一回路压力大于2.3 MPa时 ，它才能被“抬起”，冷却剂泵才能运转。 34 2必须打开第一道轴封的旁路管线。因为对第一 道轴封，低压和过低的泄漏量不能保证泵轴承的正 常润滑。只要第一道轴封泄漏量低于180 L/h，旁路 管线就一直开着。 3径向轴承和止推轴承要有正常油压和油位。为 此，主泵启动前 2 分钟就必须使高压油泵运转，并 且在冷却剂泵启动 50秒后才允许停止。所提供的油 压必须在4.2-10.0 MPa之间，通常为9.0 MPa。 35 4由于启动时载荷极大，因此每次只能启动一个电 动泵组，每天最多启动次数限于6次。如冷却剂泵在 停止后再次启动，则必须待电动机定子冷却后才能启 动。 5冷却剂泵启动时，有关其它系统应具备的条件是 ：（1）化容系统在每台泵的热屏高度处必须有一股 1.8m3/h的注入流量；（2）设备冷却水系统必须处于 工作状态