趙廉揆

摘要：簡述核電HPC泵的研發(fā)、抗震分析、驗(yàn)證、現(xiàn)場的成功應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：核電；抗震I類泵；研發(fā)應(yīng)用

引言

當(dāng)前全球環(huán)境趨于惡化，核能作為一種清潔再生能源受到日益重視，自日本福島核事故以來，國家對核電廠設(shè)備安全等級全面提高，大耐泵業(yè)有限公司適應(yīng)核電用戶要求，研發(fā)了HPC系列抗震I類泵，目前設(shè)備均已在核電現(xiàn)場投入使用運(yùn)行狀況良好。

1.研發(fā)制造整體情況

1.1技術(shù)要求： 中試廠乏燃料后處理項(xiàng)目中池冷水泵技術(shù)參數(shù)

性能：Q=224m3/h ，H=71m； 泵型號(hào)HPC100-250，電機(jī)HY280S-2/75KW；安全等級：放化2級（核三級）、抗震Ⅰ類、質(zhì)保B級；執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：RCC-M。

地震環(huán)境：泵安裝在乏燃料廠房-6.0m標(biāo)高處。乏燃料貯存廠房在-3.2m標(biāo)高處的水平和垂直SL-2樓層，-6.2m標(biāo)高處的水平和垂直SL-2樓層反應(yīng)譜在規(guī)格書中已經(jīng)給定。

1.2研發(fā)過程：嚴(yán)格按照HAF003 《核電廠質(zhì)量保證安全規(guī)定》 要求，執(zhí)行RCC-M標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.2.1整體技術(shù)描述：泵結(jié)構(gòu)確定，按照技術(shù)規(guī)格書要求，此泵為單級、單吸、端吸懸臂、徑向剖分蝸殼式，臥式離心泵結(jié)構(gòu)。

1.2.2主要部件材料：承壓部件：Z3CND19-10M（法國牌號(hào)）；泵軸Z20C13

1.2.3.設(shè)計(jì)計(jì)算：按RCC-M中D3000、D3400以及《技術(shù)規(guī)格書》的要求，將進(jìn)行承壓部件的強(qiáng)度計(jì)算，軸的強(qiáng)度校核，臨界轉(zhuǎn)速，軸承壽命等設(shè)計(jì)計(jì)算和說明，形成設(shè)計(jì)計(jì)算書。

2.泵的抗震分析

初步零件圖設(shè)計(jì)完成后，委托具備資質(zhì)的清華大學(xué)對泵機(jī)組進(jìn)行抗震分析計(jì)算，并出具報(bào)告。

2.1三維建模分析：分析采用三維CAD軟件統(tǒng)一集中質(zhì)量單元建模。整個(gè)模型共有9個(gè)集中質(zhì)量單元，200個(gè)梁單元，401417個(gè)實(shí)體單元，109565個(gè)節(jié)點(diǎn)。然后在ABAQUS軟件中建立有限元網(wǎng)格模型進(jìn)行分析，如圖所示。

通過抗震分析，得到以下結(jié)論，在設(shè)計(jì)壓力、水力、自重、接管、地震等載荷共同作用下：

（1）承壓部件滿足RCC-M要求，能夠保證結(jié)構(gòu)的完整性，能夠在地震期間及之后連續(xù)運(yùn)行；

（2）底座、軸承箱能夠在地震下保證結(jié)構(gòu)完整性；

（3）連接螺栓以及地腳螺栓的應(yīng)力滿足RCC-M附錄Z VI的要求；

（4）泵軸的相對變形小于轉(zhuǎn)動(dòng)件與靜止件之間的間隙，不會(huì)產(chǎn)生摩擦。軸的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)遠(yuǎn)大于許用系數(shù)可運(yùn)行；

（5）轉(zhuǎn)子系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)臨界轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離額定轉(zhuǎn)速，泵軸的第一階彎曲臨界轉(zhuǎn)速為

2.2鑒定試驗(yàn)項(xiàng)目

2.2.1運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)（耐久性試驗(yàn)）：

13個(gè)流量點(diǎn)下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)400小時(shí)。軸承溫升：油池的油溫低于82℃，油池的油溫升不超過40℃，軸承壓蓋處的溫度不超過93℃；

2.2.2性能試驗(yàn)：確定泵的揚(yáng)程、軸功率、效率與流量的關(guān)系。取13個(gè)以上不同的流量點(diǎn)。

2.2.3汽蝕試驗(yàn)：取5個(gè)不同的流量點(diǎn)，分別做汽蝕試驗(yàn)。

允差：臨界汽蝕余量小于等于（NPSHr）G*（1+3%），則汽蝕滿足規(guī)定性能。

2.2.4噪聲、振動(dòng)試驗(yàn)：按《技術(shù)規(guī)格書》的要求驗(yàn)收。

3.性能試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果

HPC100-250（出廠編號(hào)：N1308083-33），經(jīng)性能試驗(yàn)測試，振動(dòng)噪聲等各項(xiàng)指標(biāo)合格，測出符合工況額定點(diǎn)的性能值：

流量：Q=224 m3/h，揚(yáng)程：H=73.1m，軸功率：P=62.5 Kw，效率：η=71.3%，滿足工況需要。

4.結(jié)束語

HPC系列泵的設(shè)計(jì)研發(fā)，使核電廠離心泵抗震等級進(jìn)一步提高，保障了現(xiàn)場工作安全順利進(jìn)行，以往同類項(xiàng)目采用的多是非抗震級泵，存在地震安全隱患，HPC泵的研發(fā)和應(yīng)用，扭轉(zhuǎn)了這一狀況，預(yù)防了地震風(fēng)險(xiǎn)，拓展了市場份額，收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]中試廠乏燃料貯存水池?cái)U(kuò)建工程池水冷卻泵技術(shù)規(guī)格書，中國核電工程有限公司.

[2]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，機(jī)械工業(yè)出版社，1991

[3]RCC-M（2000版及2002年補(bǔ)遺）壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則.

[4]核安全法規(guī)HAF0215，國家核安全局批準(zhǔn)發(fā)布，1996