于鵬

【摘要】小汽輪機(jī)組是核電廠的重要應(yīng)急設(shè)備，動(dòng)力來(lái)源于主蒸汽管道的高壓蒸汽，在電廠發(fā)生失電事故時(shí)，為水壓試驗(yàn)泵等其他重要設(shè)備提供應(yīng)急電源。以保證電廠可以在事故工況，機(jī)組處于安全狀態(tài)。

【關(guān)鍵詞】核電廠；小汽輪機(jī)；水壓試驗(yàn)泵；安全

引言

小汽輪發(fā)電機(jī)組和水壓試驗(yàn)泵就是眾多核電廠安全保護(hù)措施中的一項(xiàng)。在全廠失電等應(yīng)急情況下，小汽輪發(fā)電機(jī)組應(yīng)急啟動(dòng)，對(duì)全廠的部分重要常用負(fù)荷供電實(shí)現(xiàn)安全停堆。在本文中，著重講述水壓試驗(yàn)泵運(yùn)行方式以及流量元件的工作原理。

一、水壓試驗(yàn)泵的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)--主油泵

水壓試驗(yàn)泵接受主油泵輸出的工作油，而水壓試驗(yàn)泵的驅(qū)動(dòng)力為主油泵輸出的油壓。主油泵是一種將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的設(shè)備，提供的動(dòng)力驅(qū)使系統(tǒng)工作。作為工作介質(zhì)的液壓油是閉式循環(huán)的。主油泵輸出的液體分為兩部分，一部分回到油箱，這部分的油是經(jīng)過(guò)冷卻和過(guò)濾過(guò)的，而另一部分的液體油是進(jìn)入011PO的。在經(jīng)過(guò)011PO之前，要由方向控制原件DR1和DR2來(lái)控制的。

閉式循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是可以采用相對(duì)較小的油箱，提高液壓系統(tǒng)的性能，減少空氣和油的混合。除此之外，閉環(huán)可以促使平穩(wěn)性有很大程度的提升，這樣的工作方式有益于高壓缸的運(yùn)行，也能降低泵對(duì)自吸性的要求。112PO吸入口安裝有壓力平衡罐11AQ，當(dāng)驅(qū)動(dòng)千斤頂行程末尾油壓力供給方向變化時(shí)會(huì)發(fā)生臨時(shí)性的壓力劇變，此壓力波動(dòng)由11AQ來(lái)平衡.

主油泵為軸向柱塞泵，其結(jié)構(gòu)是在一個(gè)共同缸體的圓周上有多個(gè)柱塞裝置，內(nèi)部的柱塞中心線和缸體中心線平行。軸向柱塞泵有兩種形式，直軸式（斜盤(pán)式）和斜軸式（擺缸式）。主油泵為直軸式（斜盤(pán)式）柱塞泵，泵主體共由四部分組成缸體，配油盤(pán)，柱塞，和斜盤(pán)。缸體內(nèi)有均勻分布的柱塞，而柱塞在內(nèi)部均勻分布于內(nèi)部的四周。斜盤(pán)軸線與缸體軸線傾斜角度相同，柱塞靠機(jī)械裝置或在低壓油作用下壓緊在斜盤(pán)上。配油盤(pán)2和斜盤(pán)4固定不轉(zhuǎn)，當(dāng)原動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸使缸體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于斜盤(pán)的作用，迫使柱塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)配油盤(pán)的配油窗口進(jìn)行吸油和壓油。缸體在180度-360度之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，這是一個(gè)缸孔人工作容積增大的過(guò)程，而缸孔處于柱塞底部，吸油窗口為配油盤(pán)的洗油部件。在0-180度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，工作原理基本相似，只是過(guò)程相反。改變液壓泵的排量是通過(guò)噶邊柱塞的行程長(zhǎng)度來(lái)完成的，而修改柱塞的行程長(zhǎng)度是由斜盤(pán)傾角來(lái)決定的。斜盤(pán)傾角改變了。就會(huì)讓排量也跟著改變，同時(shí)吸、壓油的方向也跟著改變，此泵也就成了雙向泵。

二、油泵的流量控制元件DR003和壓力控制元件DR004的作用

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，水壓的控制主要是由液壓系統(tǒng)根據(jù)不同的動(dòng)力油壓來(lái)進(jìn)行的。動(dòng)力油壓的改變是通過(guò)液壓回路上的兩組壓力限制閥DR3和DR4來(lái)實(shí)現(xiàn)的。DR003是主油泵的流量調(diào)節(jié)元件（實(shí)際上是用來(lái)控制主油泵出口油壓的），DR004是主油泵的壓力控制元件（實(shí)際上起到安全閥的作用，用來(lái)控制壓力不會(huì)超出限值）。

設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，水壓試驗(yàn)泵的啟動(dòng)信號(hào)來(lái)源和相關(guān)系統(tǒng)的閥門狀態(tài)自動(dòng)確定了該泵的運(yùn)行模式，這些信號(hào)控制了DR3和DR4電磁閥的通斷，從而選定與運(yùn)行模式相對(duì)應(yīng)的先導(dǎo)閥控制油回路壓力。DR3與DR4工作模式類似。

以DR3為例：油壓控制閥組DR3由先導(dǎo)閥組355/356/367VH和電磁閥003/004EL組成。雖然355VH，356VH，357VH有著相同的結(jié)構(gòu)，但決定其狀態(tài)的工作壓力不同，因此也就設(shè)置了三種不同的工作壓力。當(dāng)液壓系統(tǒng)的動(dòng)力油壓超過(guò)水壓試驗(yàn)或軸封注模式下的壓力設(shè)定值時(shí)，先導(dǎo)閥閥芯開(kāi)啟，液壓油將在主油泵的液壓控制系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生流動(dòng)，從而改變主油泵的輸出流量，達(dá)到穩(wěn)定動(dòng)力油的油壓的目的。三種工作方式下，DR3的工作模式如下：

1）水壓試驗(yàn)工況，油壓定值為12.2MPa，此時(shí)003，004EL斷開(kāi)狀態(tài)。356VH處于待工作狀態(tài)，如果油系統(tǒng)超壓，356VH開(kāi)啟，112PO出口油流部分卸壓返回油泵入口。以控制泵的出口壓力和流量的穩(wěn)定。

2）軸封注入工況，油壓定值為9.7MPa，此時(shí)003EL斷開(kāi)，004EL接通。355VH處于待工作狀態(tài)，如果油系統(tǒng)超壓，355VH開(kāi)啟，112PO出口油流部分卸壓返回油泵入口。以控制泵的出口壓力和流量的穩(wěn)定。

3）安注箱補(bǔ)水工況，此時(shí)003EL接通，004EL斷開(kāi)。357VH處于待工作狀態(tài)，如果油系統(tǒng)超壓，357VH開(kāi)啟，112PO出口油流部分卸壓返回油泵入口。以控制泵的出口壓力和流量的穩(wěn)定。主油泵可以在0～290L/min之間實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，油壓高于水壓時(shí)，主油泵出口被堵住，流量為0，而油壓低于水壓時(shí)，主油泵出口流量正常，為全流量。

DR4工作模式定值：補(bǔ)水模式，352VH待工作，壓力3.2MPa。水壓試驗(yàn)?zāi)Ｊ剑?53VH待工作，壓力15MPa.軸封注水模式，354VH待工作，壓力12.8MPa。

三、水壓試驗(yàn)泵及油流方向控制元件的工作過(guò)程

液壓油方向控制元件DR1和DR2中，DR1的電磁閥001EL和002EL來(lái)控制油路的接通方式。001EL和002EL分別由503SM和504SM控制的，503SM控制002EL帶電，504SM控制001EL帶電。001EL帶電時(shí)，DR1的a接通，此時(shí)DR2的b有油壓。當(dāng)b處有液壓油壓力時(shí)，P-A，T-B通，此時(shí)油正向流動(dòng).002EL帶電時(shí)，DR1的b接通，此時(shí)DR2的a有油壓，當(dāng)a處有液壓油壓力時(shí)，P-B，T-A接通，此時(shí)油反向流動(dòng)。

整個(gè)工作過(guò)程為，001EL帶電，DR1的a接通，導(dǎo)致DR2的b有油壓，此時(shí)DR2 P-A，T-B通，工作油由左管進(jìn)入A腔室，推動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng)，B腔室內(nèi)工作油從右管回油。活塞向右移動(dòng)到最后，觸動(dòng)503SM，導(dǎo)致DR1的002EL帶電，DR1的b接通，導(dǎo)致DR2的a有油壓，此時(shí)DR2 P-B T-A通， 工作油由左管進(jìn)入B腔室，推動(dòng)活塞向左運(yùn)動(dòng)，A腔室內(nèi)工作油從左管回油。活塞向左邊移動(dòng)到最后，觸動(dòng)504SM，導(dǎo)致DR1的001EL帶電，這樣就完成了活塞的一個(gè)完整的工作過(guò)程.活塞左右移動(dòng)，導(dǎo)致了水壓試驗(yàn)泵的連續(xù)工作。

四、結(jié)論和建議

電廠的運(yùn)行是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，一般都會(huì)持續(xù)幾十年。在這個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程中，設(shè)備的機(jī)械部件由于人為或者正常的設(shè)備老化，都會(huì)產(chǎn)生這樣或者那樣的缺陷。在電廠中，管道和閥門的跑冒滴漏尤其重要。以及閥門和設(shè)備部件不能正常動(dòng)作，這些都時(shí)刻影響著設(shè)備的可用性。尤其是那些重要的廠用應(yīng)急設(shè)備。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，這些廠用應(yīng)急設(shè)備不能正常的啟動(dòng)，會(huì)造成比一般常規(guī)設(shè)備故障產(chǎn)生的更大的影響和隱患。因此，我們?cè)谡５臋C(jī)組運(yùn)行中，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)應(yīng)急設(shè)備的巡檢和定期功能性實(shí)驗(yàn)，定期檢修的關(guān)注，只有這樣才能在事故應(yīng)急工況使應(yīng)急設(shè)備能夠正常啟動(dòng)，控制核電廠的狀態(tài)，以達(dá)到安全可靠的目的。

參考文獻(xiàn)

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