陳鵬+王志華+趙洋

摘 要 通過(guò)與參考電站進(jìn)行對(duì)比并根據(jù)主泵以往的調(diào)試與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，本文對(duì)主泵在首次啟動(dòng)階段的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，并針對(duì)相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)總結(jié)出與之對(duì)應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，為后續(xù)其它機(jī)組主泵首次啟動(dòng)工作的風(fēng)險(xiǎn)防范與處理提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞 主泵；首次啟動(dòng)；風(fēng)險(xiǎn)分析；應(yīng)對(duì)措施

中圖分類(lèi)號(hào)TK2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）161-0170-01

在壓水堆（PWR）核電站中，反應(yīng)堆冷卻劑必須以一定的流量通過(guò)堆芯，將堆芯的熱量帶出并送至蒸汽發(fā)生器。主泵作為反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)中唯一高速運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，對(duì)于保證反應(yīng)堆冷卻劑的流動(dòng)起著至關(guān)重要的作用，主泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到反應(yīng)堆堆芯的安全，主泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)也是整個(gè)核電站安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行的基礎(chǔ)。

1主泵功能與設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.1主泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

主泵又稱(chēng)為反應(yīng)堆冷卻劑泵，屬于立式、單級(jí)軸流泵。壓水堆（PWR）核電站一回路的3個(gè)環(huán)路中每個(gè)環(huán)路有一臺(tái)主泵，它的主要作用是驅(qū)動(dòng)反應(yīng)堆冷卻劑在整個(gè)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)中流動(dòng)，通過(guò)反應(yīng)堆冷卻劑來(lái)帶出堆芯熱量并通過(guò)蒸汽發(fā)生器（SG）將熱量傳遞給二回路。主泵從其結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)可以分為以下幾個(gè)部分：

1）水力機(jī)械部分。反應(yīng)堆冷卻機(jī)泵的水力機(jī)械部分包括吸入口接管、排出口接管、泵殼、密封殼、泵蓋、葉輪、導(dǎo)葉、泵軸、下導(dǎo)軸承等部件；2）軸密封部分。反應(yīng)堆冷卻劑泵的軸密封由三級(jí)機(jī)械密封和一個(gè)停車(chē)密封組成，主泵運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中泵軸承的密封由三級(jí)機(jī)械密封保證，這三級(jí)機(jī)械密封的每一級(jí)都可互換且都按照100%承壓能力設(shè)計(jì)，如果出現(xiàn)兩級(jí)密封損壞時(shí)，剩余的最后一級(jí)密封也可以保證主泵軸承的密封。當(dāng)主泵停運(yùn)后，主泵低壓泄漏隔離，此時(shí)需將停車(chē)密封投用防止反應(yīng)堆冷卻劑從泵軸處流出；3）電動(dòng)機(jī)部分。反應(yīng)堆冷卻機(jī)泵電機(jī)為三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，頂部設(shè)置有止逆機(jī)構(gòu)，下部設(shè)置有失電后可維持一回路冷卻劑流動(dòng)的墮轉(zhuǎn)飛輪。4）輔助系統(tǒng)部分。反應(yīng)堆冷卻劑泵輔助系統(tǒng)包括一套內(nèi)置于軸承箱上的供油系統(tǒng)、軸封水注入系統(tǒng)、應(yīng)急注入系統(tǒng)與設(shè)備冷卻水系統(tǒng)等。

1.2與參考電站的區(qū)別

本電站主泵采用奧地利ANDRITZ公司生產(chǎn)的主泵，電機(jī)由HPC供貨，主泵的組裝在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，參考電站采用100D型主泵技術(shù)方案，電機(jī)由AREVA供貨。與參考電站相比，本電站主泵主要在泵組結(jié)構(gòu)、軸密封方式、軸封水流量分配、主泵所需設(shè)備冷卻水的流量以及主泵所產(chǎn)生的熱負(fù)荷等方面有較大差別，另外本電站主泵中引入了高壓冷卻器，取消了參考電站主泵所采用的熱屏結(jié)構(gòu)。上述結(jié)構(gòu)以及參數(shù)的變化使得主泵首次啟動(dòng)前準(zhǔn)備以及啟動(dòng)過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)控制都產(chǎn)生了較大的變化。

2 主泵首次啟動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)分析與應(yīng)對(duì)措施

核電站冷態(tài)功能試驗(yàn)（水壓試驗(yàn)）期間將執(zhí)行主泵的首次帶載試車(chē)，雖然此前已經(jīng)完成主泵電機(jī)的單體試車(chē)，但是由于主泵帶載后，整個(gè)主泵的工作狀態(tài)發(fā)生了很大的變化，特別是推力盤(pán)主、副瓦受力情況以及主泵的振動(dòng)參數(shù)都與電機(jī)單體試車(chē)有著顯著的不同，因此必須對(duì)主泵首次帶載試車(chē)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析并針對(duì)相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)制定對(duì)應(yīng)的防范措施，最大限度的保證主泵的安全。

2.1啟動(dòng)前工作準(zhǔn)備

主泵作為一個(gè)核電站的“心臟”設(shè)備，其首次啟動(dòng)工作不僅僅涉及到機(jī)電儀等專(zhuān)業(yè)，還會(huì)與消防保衛(wèi)以及生產(chǎn)廠(chǎng)家等單位掛鉤，因此在真正啟動(dòng)主泵前必須根據(jù)主泵首次啟動(dòng)典型操作票對(duì)主泵的啟動(dòng)條件進(jìn)行梳理，總結(jié)下來(lái)有以下幾個(gè)重要方面：

1）主泵軸封注入流量檢查。主泵啟動(dòng)前檢查軸封注入流量≥1.92m入流量。2）主泵高壓泄漏流量檢查。在2.8MPa.g壓力平臺(tái)下，檢查主泵軸封高壓泄漏流量為280 l/h±20%；在15.4MPa.g壓力平臺(tái)下，檢查主泵軸封高壓泄漏流量為800 l/h±20%。3）軸封注入壓力檢查。檢查軸封注入壓力>2.8MPa.g。4）停車(chē)密封檢查。主泵啟動(dòng)前檢查停車(chē)密封已退出。5）主泵冷卻水流量檢查。檢查主泵空氣冷卻器以及油冷卻器設(shè)備冷卻水流量低報(bào)警未觸發(fā)，檢查主泵高壓冷卻器設(shè)備冷卻水流量>28m8冷卻。6）頂軸油泵啟動(dòng)后頂軸油壓檢查。在2.8MPa.g壓力平臺(tái)下，頂軸油泵啟動(dòng)后出口油壓>0.8MPa.g；在15.4MPa.g壓力平臺(tái)下，頂軸油泵啟動(dòng)后出口油壓>8.0MPa.g。7）電氣保護(hù)參數(shù)檢查。根據(jù)主泵電機(jī)保護(hù)定值清單對(duì)主泵電源中壓柜電動(dòng)機(jī)保護(hù)繼電器參數(shù)進(jìn)行檢查，確保保護(hù)參數(shù)滿(mǎn)足上游文件要求。8）主泵以及其附屬泵的絕緣檢查。根據(jù)要求對(duì)主泵以及其附屬泵進(jìn)行絕緣檢查，要求主泵絕緣≥100MΩ，頂軸油泵與泄漏油泵絕緣≥0.5MΩ。9）主泵房間與主控通訊暢通，照明充足，應(yīng)急救援人員就位。10）主泵房間已經(jīng)建立警戒隔離區(qū)，警戒區(qū)內(nèi)滅火裝置配置到位，無(wú)關(guān)人員清場(chǎng)。

2.2 啟動(dòng)運(yùn)行階段風(fēng)險(xiǎn)與防范

主泵滿(mǎn)足啟動(dòng)條件后即可進(jìn)行啟動(dòng)工作，但是作為主泵調(diào)試過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)最高的階段，主泵的啟動(dòng)必須進(jìn)行實(shí)時(shí)且有效的監(jiān)測(cè)，當(dāng)參數(shù)異常需停運(yùn)主泵時(shí)必須立即停運(yùn)以免損壞設(shè)備。

從主泵的設(shè)計(jì)角度來(lái)說(shuō)，主泵本體在邏輯上共設(shè)計(jì)了16條停泵信號(hào)，他們分別從主泵的軸封、軸瓦溫度、軸承溫度、轉(zhuǎn)速以及高低壓泄漏流量等方面對(duì)主泵的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這部分屬于設(shè)計(jì)固化內(nèi)容，本文不再贅述。除了以上條件外，針對(duì)主泵軸承溫升速率過(guò)快、振動(dòng)增加速率過(guò)快時(shí)需采取手動(dòng)停泵保護(hù)措施，因此在運(yùn)行參數(shù)達(dá)到跳泵限值前，需將溫升速率、振動(dòng)增加速率等參數(shù)納入手動(dòng)停泵判斷標(biāo)準(zhǔn)，提前停泵保護(hù)設(shè)備，這些建議停泵標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)起來(lái)有以下幾點(diǎn)：

1）主泵啟動(dòng)8s后轉(zhuǎn)速小于200rpm，如果卡轉(zhuǎn)子保護(hù)未動(dòng)作需立即手動(dòng)停泵。2）主泵啟動(dòng)后轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)數(shù)值無(wú)變化或者數(shù)值超過(guò)1 500rpm時(shí)重點(diǎn)關(guān)注，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)1 600rpm時(shí)應(yīng)手動(dòng)停泵檢查。3）主泵啟動(dòng)5min內(nèi)軸瓦溫升超過(guò)5泵啟動(dòng)五分時(shí)重點(diǎn)關(guān)注，當(dāng)5min內(nèi)有任一軸承溫度超過(guò)75℃時(shí)，應(yīng)手動(dòng)停泵檢查。4）主泵啟動(dòng)運(yùn)行期間，如果主推力瓦軸承溫度達(dá)到80啟，且溫升速率大于5℃/min或達(dá)到92℃時(shí)，應(yīng)手動(dòng)停泵檢查。5）主泵啟動(dòng)運(yùn)行期間，如果副推力瓦溫度達(dá)到88啟，應(yīng)手動(dòng)停泵檢查。6）電機(jī)機(jī)架振動(dòng)達(dá)到35μm時(shí)重點(diǎn)關(guān)注，當(dāng)機(jī)架振動(dòng)以一定速率增長(zhǎng)到75點(diǎn)關(guān)時(shí)應(yīng)手動(dòng)停泵檢查。7）泵軸位移大于250移大且增長(zhǎng)速率大于25μm/h時(shí)重點(diǎn)關(guān)注，當(dāng)泵軸位移達(dá)到380μm時(shí)應(yīng)手動(dòng)停泵檢查。

2.3 停運(yùn)階段風(fēng)險(xiǎn)與防范

相對(duì)于啟動(dòng)階段，主泵停運(yùn)階段風(fēng)險(xiǎn)種類(lèi)有所減少，但是依然存在軸瓦異常磨損甚至軸瓦燒毀的風(fēng)險(xiǎn)，因此在主泵正常停運(yùn)時(shí)必須提前啟動(dòng)頂軸油泵并保證頂軸油壓在整個(gè)停運(yùn)過(guò)程中保持正常。當(dāng)主泵完全停運(yùn)后需立即分析各軸承溫度變化趨勢(shì)并比對(duì)主泵墮轉(zhuǎn)時(shí)間，從數(shù)據(jù)上判斷主泵停運(yùn)過(guò)程是否出現(xiàn)異常磨損，提前為下次啟泵做好準(zhǔn)備。

3 結(jié)論

主泵作為核電站最重要的設(shè)備之一，主泵的穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到核電站的安全。本文從主泵首次啟動(dòng)的準(zhǔn)備階段、啟動(dòng)運(yùn)行階段以及停運(yùn)階段3個(gè)方面分析了主泵在各階段面臨的風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)給出對(duì)應(yīng)的防范措施，為后續(xù)其它機(jī)組的主泵首次啟動(dòng)工作提供了一定的參考。

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