第四章-一回路設(shè)備

第四章壓水堆一回路系統(tǒng)及重要設(shè)備1主要內(nèi)容一回路系統(tǒng)簡(jiǎn)介蒸汽發(fā)生器主循環(huán)泵穩(wěn)壓器反應(yīng)堆冷卻劑管道和保溫層2一回路主系統(tǒng)系統(tǒng)組成2－4個(gè)環(huán)路堆芯－壓力容器熱腿穩(wěn)壓器蒸汽發(fā)生器冷腿主泵3三環(huán)路壓水堆一回路主系統(tǒng)布置閉合環(huán)路以反應(yīng)堆為中心呈輻射狀布置只有一臺(tái)穩(wěn)壓器堆芯低于出口管嘴，利于堆芯淹沒(méi)和自然循環(huán)4一回路系統(tǒng)主要功能在核電廠正常功率運(yùn)行時(shí)將堆內(nèi)產(chǎn)生的熱量載出，并通過(guò)蒸汽發(fā)生器傳給二回路工質(zhì)，產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電.在停堆后的第一階段，經(jīng)蒸汽發(fā)生器帶走堆內(nèi)的衰變熱。系統(tǒng)的壓力邊界構(gòu)成防止裂變產(chǎn)物釋放到環(huán)境中的一道屏障反應(yīng)堆冷卻劑作為可溶化學(xué)毒物硼的載體，并起慢化劑和反射層作用。系統(tǒng)的穩(wěn)壓器用來(lái)控制一回路的壓力，防止堆內(nèi)發(fā)生偏離泡核沸騰，同時(shí)對(duì)一回路系統(tǒng)實(shí)行超壓保護(hù)。5大亞灣核電廠一回路系統(tǒng)主要參數(shù)參看68頁(yè)表4－11系統(tǒng)額定熱功率，堆芯額定熱輸出功率，發(fā)電功率的區(qū)別2工作壓力？進(jìn)出口溫度？過(guò)冷度？設(shè)計(jì)溫度？3壓力損失情況：堆芯，蒸汽發(fā)生器。6安全輔助系統(tǒng)第一類牽涉到核安全的安全系統(tǒng)第二類保證反應(yīng)堆和壓力回路正常啟動(dòng)、運(yùn)行和停堆的核輔助系統(tǒng)第三類回收和處理放射性廢物以保護(hù)和監(jiān)測(cè)環(huán)境的系統(tǒng)7蒸汽發(fā)生器蒸汽發(fā)生器是壓水堆核電廠一、二回路的樞紐，它將反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生器二次側(cè)，產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)作功。蒸汽發(fā)生器又是分隔一、二次側(cè)介質(zhì)的屏障，它對(duì)于核電廠的安全運(yùn)行十分重要。壓水堆核電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，蒸汽發(fā)生器傳熱管斷裂事故在核電廠事故中居首要地位。據(jù)報(bào)道，國(guó)外壓水堆核電廠的非計(jì)劃停堆次數(shù)中約有四分之一是因有關(guān)蒸汽發(fā)生器問(wèn)題造成的。1992年，在205座核電廠中報(bào)告蒸汽發(fā)生器有問(wèn)題的達(dá)172座。同年，美國(guó)壓水堆核電廠的負(fù)荷因子由于蒸汽發(fā)生器問(wèn)題(包括傳熱管破損和更換蒸汽發(fā)生器)而降低3.31%。從1979-1994年，已有55臺(tái)蒸汽發(fā)生器因傳熱管嚴(yán)重?fù)p壞而被更換，其實(shí)際使用壽命平均僅為約14年(壽命最短者僅8年)，遠(yuǎn)未達(dá)到30~40年的設(shè)計(jì)壽命。美國(guó)1992年更換磨石-2堆的兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器,停堆192天，耗資1.9億美元?？梢?jiàn),蒸汽發(fā)生器的可靠性是比較低的，它嚴(yán)重地影響核電廠運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性及可靠性。8蒸汽發(fā)生器傳熱管面積占一回路承壓邊界面積的80％左右，傳熱管壁一般為1~1.2mm。因而，傳熱管是整個(gè)一回路壓力邊界中最薄弱的部分。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也表明，傳熱管是蒸汽發(fā)生器內(nèi)的事故多發(fā)區(qū)域。蒸汽發(fā)生器傳熱管的可靠性主要取決于傳熱管的完好性。只要有一根蒸汽發(fā)生器傳熱管斷裂就可能造成放射性物質(zhì)的泄漏及核電廠長(zhǎng)期停閉。有些專家予言，現(xiàn)在核電廠的一些在役蒸汽發(fā)生器將達(dá)不到40年壽命的要求。因此,各核電國(guó)家都把改進(jìn)和研究蒸汽發(fā)生器技術(shù)作為完善壓水堆核電廠技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，并制定了龐大的改進(jìn)研究計(jì)劃，其中包括蒸汽發(fā)生器熱工水力分析、腐蝕與傳熱管材料的研制、蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)、無(wú)損探傷技術(shù)、傳熱管振動(dòng)、磨損疲勞研究和二回路水質(zhì)控制等。這些課題涉及多種學(xué)科。9蒸汽發(fā)生器分類蒸汽發(fā)生器可按工質(zhì)流動(dòng)方式、傳熱管形狀、安放形式及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類按照二回路工質(zhì)在蒸汽發(fā)生器中流動(dòng)方式，可分為自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器和直流(強(qiáng)迫循環(huán))蒸汽發(fā)生器；按傳熱管形狀可分為U型管、直管、螺旋管蒸汽發(fā)生器；按設(shè)備的安放方式可分為立式和臥式蒸汽發(fā)生器；按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還有帶預(yù)熱器和不帶預(yù)熱器的蒸汽發(fā)生器。壓水堆核電廠使用較廣泛的有三種。它們是:立式U型管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器、臥式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器和立式直流蒸汽發(fā)生器，其中尤以立式U型管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器應(yīng)用最為廣泛。10蒸汽發(fā)生器器分類11立式自然循循環(huán)蒸汽發(fā)發(fā)生器蒸汽發(fā)生器器由下封頭頭、管板、、U型管束束、汽水分分離裝置及及筒體組件件等組成一、二回路路冷卻劑流流程循環(huán)倍率的的定義12主要設(shè)計(jì)參參數(shù)13①U型型管束束傳熱管對(duì)保保障核電廠廠安全運(yùn)行行極為重要要。為尋找找高性能耐耐腐蝕的傳傳熱管材，，作了大量量工作。60年代后后，美國(guó)采采用Inconel-600合金，近近幾年改用用Inconel-690合合金。該材材料的抗腐腐蝕能力有有顯著改善善。然而，，大量研究究實(shí)踐表明明，任何材材料都只有有在一定的的條件下才才具備優(yōu)良良的抗腐蝕蝕性能。傳傳熱管的損損壞還與蒸蒸汽發(fā)生器器的熱工水水力特性和和水質(zhì)條件件密切相關(guān)關(guān)。因此，，只有從蒸蒸汽發(fā)生器器的結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)、管材材、水質(zhì)控控制等方面面綜合研究究改進(jìn),才才能收到預(yù)預(yù)期效果。。此外，對(duì)對(duì)于同種管管材，采取取適當(dāng)?shù)臒釤崽幚砑氨肀砻嫣幚砉すに噷?duì)提高高其抗腐蝕蝕性能有重重要意義。。14②管板板管板是一二二次側(cè)壓力力邊界的一一部分，它它用低合金金高強(qiáng)度鋼鋼鍛造而成成。蒸汽發(fā)發(fā)生器的管管板厚度達(dá)達(dá)500~700mm，屬超超厚鍛件，，要求材料料具有優(yōu)良良的塑韌性性及淬透性性。大型管管板的管孔孔達(dá)近萬(wàn)個(gè)個(gè)，而且對(duì)對(duì)孔徑公差差、節(jié)距公公差、形位位公差及管管孔光潔度度都要求很很高。因而而，深鉆孔孔成為蒸汽汽發(fā)生器制制造的關(guān)鍵鍵工藝,也也是決定管管板制造加加工周期的的重要因素素。管板下方及及與冷卻劑劑接觸的表表面，應(yīng)堆堆焊鎳基合合金。管板板二次側(cè)表表面附近，，是發(fā)生傳傳熱管腐蝕蝕最嚴(yán)重的的區(qū)域之一一，表面的的質(zhì)淤積比比較嚴(yán)重所所以,現(xiàn)代代蒸汽發(fā)生生器一般采采用管板全全長(zhǎng)度漲管工藝加加端部密封封焊接，由此來(lái)保保證管子與與管板之間間的密封性性，消除管管子與管板板的間隙。。管板上表表面水平地地裝設(shè)有兩兩根多孔的的管道供連連續(xù)排污用用。在役役檢檢查查和和停停堆堆換換料料時(shí)時(shí)的的檢檢查查：：放射射性性跟跟蹤蹤法法，，渦渦流流探探傷傷監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)15③下下封封頭頭下封封頭頭是是蒸蒸汽汽發(fā)發(fā)生生器器中中承承受受壓壓差差最最大大的的部部件件，，通通常常呈呈半半球球形形。。由由于于表表面面開(kāi)開(kāi)有有四四個(gè)個(gè)大大孔孔（（接接管管和和人人孔孔）），，應(yīng)應(yīng)力力狀狀態(tài)態(tài)十十分分復(fù)復(fù)雜雜，，通通常常采采用用沖沖壓壓成成型型制制造造，，技技術(shù)術(shù)難難度度大大；；也也有有的的采采用用低低合合金金鋼鋼鑄鑄造造，，工工藝藝較較簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，，但但須須嚴(yán)嚴(yán)格格控控制制鑄鑄件件質(zhì)質(zhì)量量。。16④管管束束組組件件管束是呈正方方形排列的倒倒U型管。管管束直段分布布有若干塊支支撐板，用用以保持管子子之間的間距距。在U型管管的頂部彎曲曲段有防振桿桿防止管子振振動(dòng)。支撐板板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)上，應(yīng)考慮慮二次側(cè)流體體的通過(guò)能力力，流體的流流動(dòng)阻力，限限制流動(dòng)引起起的振動(dòng)及管管--孔間隙隙中的化學(xué)物物質(zhì)的濃縮。。早期的支撐撐板采用圓形管孔和流流水孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致在縫隙隙區(qū)出現(xiàn)局部部缺液傳熱狀狀態(tài)，因此產(chǎn)產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)質(zhì)濃縮。在電電廠冷態(tài)工況況下，管子和和支撐板之間間的間隙因二二者的膨漲差差而擴(kuò)大，腐腐蝕產(chǎn)物沉積積在間隙內(nèi)。。當(dāng)高溫時(shí),膨脹差使間間隙減小，這這時(shí)管子被壓壓凹，造成傳傳熱管凹陷及及支撐板破裂裂。新的設(shè)計(jì)計(jì)普遍采用四葉梅花孔(見(jiàn)圖)。這這種開(kāi)孔將支支撐孔和流通通孔道結(jié)合在在一起，增加加了管-孔之之間的流速，，減少了腐蝕蝕產(chǎn)物和化學(xué)學(xué)物質(zhì)的沉積積，使得該區(qū)區(qū)的腐蝕狀況況大為改善。。傳熱管四周周用套筒包圍圍，從而將二二次側(cè)分隔為為下降通道及及上升通道，，形成二次側(cè)側(cè)自然循環(huán)回回路。1718⑤筒體組組件蒸汽發(fā)生器筒筒體組件包括括上封頭、上上筒體、下筒筒體、錐形過(guò)過(guò)渡段等。上上封頭呈橢球球形，蒸汽出出口管嘴中有有若干文丘里里管組成的限限流器，用來(lái)來(lái)限制主蒸汽汽管道破裂時(shí)時(shí)的蒸汽流量量，防止事故故時(shí)對(duì)一次側(cè)側(cè)的過(guò)度冷卻卻，以避免反反應(yīng)堆在緊急急停堆后重返返臨界。上筒體設(shè)有給給水管嘴并與與給水環(huán)相連連。上筒體還還設(shè)有兩個(gè)人人孔,必要時(shí)時(shí)可以進(jìn)人更更換干燥器。。下筒體在靠靠近管板處設(shè)設(shè)有若干檢查查孔，以便檢檢查該區(qū)域內(nèi)內(nèi)的傳熱管表表面和管板二二次側(cè)表面。。必要時(shí)可用用高壓水沖洗洗管板上表面面的淤渣。（（超聲波氣泡泡沖洗技術(shù)））19⑥二次側(cè)流流量分配裝置置給水環(huán)的位置置稍低于第一一級(jí)汽水分離離器，運(yùn)行時(shí)時(shí)它淹沒(méi)在水水面以下。給給水經(jīng)焊接在在環(huán)管上的倒倒J型管分配配到下降通道道。給水環(huán)上上倒J型管沿沿周邊是不均均勻分布的。。大亞灣核電電廠的蒸汽發(fā)發(fā)生器給水環(huán)環(huán)，80%的的給水流向熱熱側(cè)，20%的給水流向向冷側(cè)。這種種布置使蒸發(fā)發(fā)器兩側(cè)的蒸蒸發(fā)量大致相相等，從而避避免兩側(cè)之間間發(fā)生熱虹吸吸現(xiàn)象。在在管束下部略略高于管板處處，有一塊流流量分配板。。板上鉆的管管孔比傳熱管管的直徑大，，在中心處處鉆一大孔用用于分配流量量。流量分分配板與U型型管束中間設(shè)設(shè)置的擋塊相相結(jié)合，保證證在平面上給給水分布大致致均勻并以足足夠大的流速速?zèng)_刷管板表表面。20汽水分離裝置置汽水分離器是是自然循環(huán)蒸蒸汽發(fā)生器的的重要部件。。這不僅由于于合格的蒸汽汽品質(zhì)是汽輪輪機(jī)安全經(jīng)濟(jì)濟(jì)運(yùn)行的重要要條件之一，，還由于自然然循環(huán)蒸汽發(fā)發(fā)生器的尺寸寸在很大程度度上取決于汽汽水分離裝置置的結(jié)構(gòu)和工工作特性。蒸汽發(fā)生器的的上部設(shè)有兩兩級(jí)汽水分離離器。汽水混混合物離開(kāi)傳傳熱管束后經(jīng)經(jīng)上升段首先先進(jìn)入旋葉式分離器器，除掉大部分分水分，然后后進(jìn)入第二級(jí)級(jí)分離器進(jìn)一一步除濕。第第二級(jí)分離離器一般是人字型板式干干燥器。21旋葉式汽水分離裝置置旋葉式分離器器的結(jié)構(gòu)如圖所示。在分離離筒內(nèi)裝有一一組固定的螺螺旋葉片。當(dāng)當(dāng)汽水混合物物流過(guò)時(shí)，由由直線運(yùn)動(dòng)變變?yōu)槁菪€運(yùn)運(yùn)動(dòng)，由于離離心力作用使使汽水分離，，在中心形成成汽柱而在筒筒壁形成環(huán)狀狀水層。水沿沿壁面螺旋上上升至阻擋器器，然后折返返流經(jīng)分離筒筒與外套筒構(gòu)構(gòu)成的疏水通通道而進(jìn)入水水空間。當(dāng)出出口管內(nèi)徑與與汽水兩相充充分分層時(shí)的的蒸汽柱大致致相同時(shí)，能能取得良好的的分離效果。。22波紋板汽水分分離裝置第二級(jí)汽水分分離器一般采采用圖所示的帶鉤波波紋板分離器器。汽水混合合物在波紋板板間流動(dòng)過(guò)程程中多次改變變流動(dòng)方向，，從而使夾帶帶的小水滴被被分離出來(lái)。。波紋板上的的多道擋水鉤鉤收集板面水水膜并捕集蒸蒸汽流中的水水滴，分離出出的水匯集后后沿凹槽流入入疏水裝置。。23預(yù)熱器裝置以上介紹的立立式U型管自自然循環(huán)蒸汽汽發(fā)生器沒(méi)有有設(shè)置預(yù)熱器器。為了充分分利用一次側(cè)側(cè)出口區(qū)的傳傳熱面，許多多廠家設(shè)計(jì)了了帶預(yù)熱器的的蒸汽發(fā)生器器。即在U型管束一回回路側(cè)出口布布置了一體化化預(yù)熱器。在在預(yù)熱器中裝裝有橫隔板，，使工質(zhì)橫向向沖刷管束。。部分給水由由下部筒體進(jìn)進(jìn)入預(yù)熱器，，在預(yù)熱區(qū)被被加熱至接近近飽和溫度。。24關(guān)于循環(huán)倍率率的討論蒸汽發(fā)生器的的循環(huán)倍率是是表征其二次次側(cè)流動(dòng)狀態(tài)態(tài)的重要參數(shù)數(shù)，它對(duì)于傳傳熱管的腐蝕蝕、流動(dòng)穩(wěn)定定性、傳熱特特性及分離器器工作特性等等都有重要影影響。一般認(rèn)認(rèn)為，在設(shè)計(jì)計(jì)狀態(tài)時(shí)循環(huán)環(huán)倍率應(yīng)大于于4~4.5，其主要考考慮的因素如如下:傳熱要求：循環(huán)倍率低，，意味著管束束出口區(qū)含汽汽量大，空泡泡份額高，因因而傳熱差。。為了保證管管壁潤(rùn)濕，特特別是防止局局部區(qū)域出現(xiàn)現(xiàn)缺液或干涸涸，一般要求求管束出口處處的蒸汽含量量不超過(guò)20%~25%，相當(dāng)于循循環(huán)倍率大于于4流動(dòng)穩(wěn)定性：：循環(huán)倍率低可可能導(dǎo)致流動(dòng)動(dòng)不穩(wěn)定，使使流動(dòng)產(chǎn)生振振蕩，從而使使傳熱管束的的部分表面周周期性地露出出,這種流動(dòng)動(dòng)振蕩現(xiàn)象使使傳熱能力下下降，當(dāng)流動(dòng)動(dòng)振蕩的幅度度足夠大時(shí)，，就可能引起起水和蒸汽流流量的大幅度度波動(dòng)。經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證明，只要要使管束區(qū)的的蒸汽含量保保持在較低的的值或由此相相應(yīng)地把循環(huán)環(huán)倍率保持在在較高的水平平，就能使流流動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定定。25管材腐蝕：傳熱管腐蝕與與流動(dòng)狀態(tài)有有密切關(guān)系。。在局部滯流流或低流速區(qū)區(qū)，往往導(dǎo)致致污垢沉積或或濃縮。從防防止腐蝕的要要求出發(fā)，應(yīng)應(yīng)適當(dāng)提高循循環(huán)倍率，以以便在管板上上表面及管束束彎管區(qū)提高高沖刷流速，，降低含汽量量將改善這些些區(qū)域的熱工工水力特性。。自然循環(huán)蒸汽汽發(fā)生器優(yōu)缺缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：蓄水容積大大，具有緩沖沖作用，對(duì)給給水及蒸汽的的控制要求不不高，可以通通過(guò)排污量調(diào)調(diào)節(jié)爐水水質(zhì)質(zhì)，傳熱管材材料工作較可可靠。缺點(diǎn)：需要汽水分分離裝置，使使蒸汽發(fā)生器器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，，只能產(chǎn)生飽飽和蒸汽，循循環(huán)熱效率較較低，而且對(duì)對(duì)去濕裝置的的要求較高。。26直流式蒸汽發(fā)發(fā)生器直流式式蒸汽汽發(fā)生生器優(yōu)優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：：不需要要汽水水分離離器，，體積積較小小；可可以獲獲得溫溫度較較高的的微過(guò)過(guò)熱蒸蒸汽得得以提提高電電站熱熱效率率；變變功率率運(yùn)行行時(shí)用用改變變水位位的方方式可可使蒸蒸汽壓壓力基基本保保持不不變。。缺點(diǎn)：：過(guò)熱段段蒸汽汽側(cè)的的傳熱熱系數(shù)數(shù)小，，要求求較多多的換換熱面面積，，使貴貴重金金屬的的管材材的需需要量量增多多，對(duì)對(duì)二回回路水水質(zhì)要要求十十分嚴(yán)嚴(yán)格，，制造造工藝藝上的的技術(shù)術(shù)問(wèn)題題有待待解決決。27直流式式蒸汽汽發(fā)生生器直流蒸蒸汽發(fā)發(fā)生器器有管管外直直流和和管內(nèi)內(nèi)直流流兩類類。管管內(nèi)直直流指指二次次側(cè)工工質(zhì)在在傳熱熱管內(nèi)內(nèi)流動(dòng)動(dòng)，這這種型型式多多用于于核動(dòng)動(dòng)力艦艦船。。在壓壓水堆堆核電電廠中中均采采用管管外直直流蒸蒸汽發(fā)發(fā)生器器，即即二次次側(cè)工工質(zhì)在在傳熱熱管之之間流流動(dòng)。。一次次側(cè)冷冷卻劑劑由上上封頭頭入口口進(jìn)入入，流流經(jīng)傳傳熱管管后由由下封封頭出出口流流出。。二次次側(cè)給給水通通過(guò)環(huán)環(huán)形給給水管管進(jìn)入入傳熱熱管束束，相相繼被被預(yù)熱熱、沸沸騰，，最后后成為為過(guò)熱熱蒸汽汽。這這種直直管型型蒸汽汽發(fā)生生器必必須解解決的的一個(gè)個(gè)問(wèn)題題是管管束與與筒體體熱膨膨脹差差的補(bǔ)補(bǔ)償。。28臥式U形管管蒸汽汽發(fā)生生器29主循環(huán)環(huán)泵反應(yīng)堆堆冷卻卻劑泵泵又叫叫做主主泵，，它的的作用用是為為反應(yīng)應(yīng)堆冷冷卻劑劑提供供驅(qū)動(dòng)動(dòng)壓頭頭，保保證足足夠的的強(qiáng)迫迫循環(huán)環(huán)流量量通過(guò)過(guò)堆芯芯，把把反應(yīng)應(yīng)堆產(chǎn)產(chǎn)生的的熱量量送至至蒸汽汽發(fā)生生器,產(chǎn)生生推動(dòng)動(dòng)汽輪輪機(jī)做做功的的蒸汽汽反應(yīng)堆堆冷卻卻劑泵泵是壓壓水堆堆核電電廠的的最關(guān)關(guān)鍵設(shè)設(shè)備之之一，，對(duì)它它的基基本要要求是是：能夠夠長(zhǎng)長(zhǎng)期期在在無(wú)無(wú)人人維維護(hù)護(hù)情情況況下下安安全全可可靠靠的的工工作作冷卻卻劑劑的的泄泄漏漏要要盡盡可可能能的的少少轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)部部件件應(yīng)應(yīng)有有足足夠夠大大的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)慣慣量量過(guò)流流部部件件表表面面材材料料要要求求耐耐高高溫溫含含硼硼酸酸水水的的腐腐蝕蝕便于于維維修修30主循循環(huán)環(huán)泵泵分分類類屏蔽泵軸密封泵泵31屏蔽泵沒(méi)有放射射性介質(zhì)質(zhì)外漏的的可能。。全密封封泵長(zhǎng)期期在核動(dòng)動(dòng)力艦艇艇上使用用，其密密封性能能好，運(yùn)運(yùn)行安全全可靠。。但由于于它效率率低（比比軸封泵泵低10%~20%）），屏蔽蔽電動(dòng)機(jī)機(jī)造價(jià)昂昂貴，容容量小，，不宜安安裝飛輪輪，因而而轉(zhuǎn)動(dòng)慣慣量小，，維修不不便等原原因，在在核電廠廠中已普普遍被軸軸封泵取取代。但但在核動(dòng)動(dòng)力艦艇艇，鈉冷冷快堆以以及一些些實(shí)驗(yàn)研研究堆等等場(chǎng)合下下，全密密封泵仍仍發(fā)揮著著重要作作用。32軸密封泵泵隨著對(duì)核核電廠安安全性和和經(jīng)濟(jì)性性要求的的提高，，特別是是為適應(yīng)應(yīng)大容量量機(jī)組的的要求，，軸封泵泵的技術(shù)術(shù)得到迅迅速發(fā)展展并已經(jīng)經(jīng)成熟，，它有下下列優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：采用常規(guī)規(guī)的鼠籠籠式感應(yīng)應(yīng)電機(jī)，，成本降降低，效效率提高高，比屏屏蔽泵效效率高10%——20%電機(jī)部分分可以裝裝一只很很重的飛飛輪，提提高了泵泵的惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)性能，，從而提提高了全全廠斷電電事故時(shí)時(shí)反應(yīng)堆堆的安全全性。軸密封技技術(shù)同樣樣可以嚴(yán)嚴(yán)格控制制泄漏量量維修方便便，軸密密封結(jié)構(gòu)構(gòu)的更換換僅需10個(gè)小小時(shí)左右右33現(xiàn)代壓水水堆核電電廠采用用最廣泛泛的是立立式、單單級(jí)軸密密封泵。。右圖為為軸封式式反應(yīng)堆堆冷卻劑劑泵的總總體圖。。從底部部到頂部部，它由由水力機(jī)械械部分、、軸封組組件和電電機(jī)三部分組組成。采采用立式式放置便便于布置置，減小小反應(yīng)堆堆廠房徑徑向尺寸寸。34水力機(jī)械械部分水力機(jī)械械部分包包括泵的的入口和和出口接接管、泵泵殼、法法蘭、葉葉輪、擴(kuò)擴(kuò)壓段、、泵軸、、徑向軸軸承及熱熱屏組件件。其基基本功能能是將泵泵軸的機(jī)機(jī)械能傳傳遞給流流體并變變?yōu)榱黧w體的靜壓壓能。35【泵殼】泵的外殼殼包容并并支撐著著泵的水水力部件件，是反反應(yīng)堆冷冷卻劑系系統(tǒng)壓力力邊界的的一部分分。泵殼殼是一個(gè)個(gè)外形呈呈準(zhǔn)球狀狀的不銹銹鋼鑄件件，其出出入口接接管焊接接在一回回路系統(tǒng)統(tǒng)管道上上。冷卻卻劑從泵殼底部沿葉葉輪軸線流入，向向上經(jīng)導(dǎo)流管進(jìn)入葉輪。通過(guò)葉輪后后的冷卻劑經(jīng)經(jīng)擴(kuò)散器后通過(guò)與葉輪輪成切線方向向的出口接管排出。36【葉輪】葉輪由不銹鋼鋼鑄成，有七七個(gè)葉片，葉葉輪是泵的核核心部件?？靠咳~輪的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)使流體獲取取能量?！疚雽?dǎo)流管和和擴(kuò)壓器】吸入導(dǎo)流管是是一個(gè)不銹鋼鋼圓筒，用螺螺栓固定在泵泵殼的內(nèi)側(cè)。。它把吸入流流體引進(jìn)葉輪輪中心。擴(kuò)壓器由不銹銹鋼鑄造而成成，它有12個(gè)導(dǎo)葉，位位于葉輪外側(cè)側(cè)。擴(kuò)壓器的的作用是降低低在擴(kuò)壓葉片片之間的延伸伸流道中的流流體流速。把把流體的速度度頭轉(zhuǎn)換成靜靜壓頭。擴(kuò)壓壓器末端與泵泵殼焊在一起起。37【泵軸承】泵軸承為泵軸軸提供徑向支支撐和對(duì)中。。它由斯太立立合金堆焊的的不銹鋼軸頸頸和石墨環(huán)構(gòu)構(gòu)成的套筒組組成，用水潤(rùn)潤(rùn)滑和冷卻。。使通過(guò)軸承承的水保持低低溫是重要的的，因?yàn)楦邷販貢?huì)破壞石墨墨環(huán)并使軸承承損壞。所用用的軸承冷卻卻水是化容系系統(tǒng)的軸封注注入水的一部部分。38【熱屏組件】在葉輪與泵徑向軸承之間裝有熱熱屏。它的的作用是阻阻止泵殼內(nèi)高高溫的反應(yīng)應(yīng)堆冷卻劑劑向泵上方方的泵徑向向軸承和密密封組件的的傳熱，使使泵徑向軸軸承免受高高溫。熱屏組件件主要由兩兩部分組成成：一是安安裝在導(dǎo)葉葉內(nèi)側(cè)的隔熱套（又稱防護(hù)護(hù)套筒），，二是安裝裝在葉輪與與泵徑向軸軸承之間的的由盤(pán)管組組成的扁平狀熱交交換器。隔熱套阻阻止反應(yīng)堆堆冷卻劑向向上方的泵泵徑向軸承承的傳熱，，而熱交換換器用來(lái)冷冷卻可能沿沿軸向上的的反應(yīng)堆冷冷卻劑流，，從而保護(hù)護(hù)徑向軸承承和軸封組組件。在軸軸封水?dāng)嗔髁鞯那闆r下下，它還能能冷卻向上上流動(dòng)的冷冷卻劑，以以確保軸承承的冷卻和和潤(rùn)滑。熱熱屏熱交換換器盤(pán)管內(nèi)內(nèi)循環(huán)著設(shè)設(shè)備冷卻水水，供水溫溫度35℃℃。39電機(jī)部分驅(qū)動(dòng)反應(yīng)堆堆冷卻劑泵泵的電動(dòng)機(jī)機(jī)是立式、、鼠籠、單單速三相感感應(yīng)式，由由空氣冷卻卻，而空氣氣由兩臺(tái)熱熱交換器用用設(shè)備冷卻卻水冷卻。。40【軸承】支撐電動(dòng)機(jī)機(jī)的有兩個(gè)個(gè)徑向軸承承和一個(gè)止止推軸承。。位于電動(dòng)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子下下端的徑向向軸承采用用碳鋼上掛掛巴式合金金的設(shè)計(jì)，，它浸在下下油池中，，在油池中中裝有一個(gè)個(gè)有設(shè)備冷冷卻水通過(guò)過(guò)的油冷卻卻器。電動(dòng)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上上部的是徑徑向軸承和和適于上下下止推的雙雙向金斯泊泊里型止推推軸承的組組合體，他他們放在上上油池中，，在泵工作作時(shí)軸承是是自潤(rùn)滑的的。在止推推軸盤(pán)上銑銑了一些槽槽道，靠止止推軸盤(pán)旋旋轉(zhuǎn)的離心心作用將油油循環(huán)到外外部油冷卻卻器，由設(shè)設(shè)備冷卻水水進(jìn)行冷卻卻。有一臺(tái)臺(tái)小型高壓壓油泵，在在反應(yīng)堆冷冷卻劑泵啟啟動(dòng)或停轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)前將軸瓦瓦提升而離離開(kāi)止推軸軸盤(pán)。泵運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，推推力由上止止推軸承軸軸瓦承載，，這個(gè)載荷荷來(lái)自反應(yīng)應(yīng)堆冷卻劑劑系統(tǒng)的壓壓力和泵的的動(dòng)態(tài)力，，它抵消轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的重力力后尚有余余；泵靜止止時(shí)，下止止推軸承軸軸瓦承受轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子重力。。41【飛輪】在發(fā)生反應(yīng)應(yīng)堆冷卻劑劑泵斷電情情況下，停停堆后短時(shí)時(shí)間內(nèi)必須須保持足夠夠的流量通通過(guò)堆芯。。一個(gè)飛輪輪用鍵固定定在電動(dòng)機(jī)機(jī)軸的頂端端，以增加加反應(yīng)堆冷冷卻劑泵機(jī)機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)慣量，從從而延長(zhǎng)泵泵的惰轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)間，飛輪輪提供的慣慣性流量不不僅在斷電電后短時(shí)間間內(nèi)提供了了足夠排熱熱能力，還還有利于建建立后續(xù)的的自然循環(huán)環(huán)。飛輪是關(guān)系系到反應(yīng)堆堆安全的重重要部件。。它的破壞壞將帶來(lái)嚴(yán)嚴(yán)重后果,因此飛輪輪采用優(yōu)質(zhì)質(zhì)鍛鋼制作作,并經(jīng)過(guò)過(guò)100℅℅超聲波探探傷檢查。。42【電動(dòng)機(jī)定子子空氣冷卻卻器】電動(dòng)機(jī)定子子繞組是由由空氣冷卻卻的。電動(dòng)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子兩兩端均帶有有風(fēng)葉，電電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)葉葉強(qiáng)迫空氣氣流動(dòng)，為為增加冷卻卻能力設(shè)置置了空氣冷冷卻器?？湛諝饫鋮s器器冷卻管內(nèi)內(nèi)有設(shè)備冷冷卻水通過(guò)過(guò)。從安全全殼吸入的的空氣經(jīng)該該空氣冷卻卻器降溫后后流入電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)架中中的冷卻槽槽冷卻定子子繞組，然然后排入安安全殼大氣氣中。43軸封封泵泵的的密密封封結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和工工作作原原理理在泵泵軸軸末末端端附附近近設(shè)設(shè)置置軸封封組組件件，它它的的作作用用是是保證證在在電電廠廠正正常常運(yùn)運(yùn)行行期期間間從從反反應(yīng)應(yīng)堆堆冷冷卻卻劑劑系系統(tǒng)統(tǒng)沿沿主主泵泵泵泵軸軸向向安安全全殼殼氣氣空空間間的的反反應(yīng)應(yīng)堆堆冷冷卻卻劑劑泄泄漏漏量量基基本本為為零零。。軸封封組組件件的的三三級(jí)級(jí)密密封封自自下下而而上上依依次次稱稱為為1號(hào)號(hào)、、二二號(hào)號(hào)、、三三號(hào)號(hào)密密封封,其其中中頭頭兩兩道道是是全全設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)壓壓力力的的軸軸封封,而而第第三三道道密密封封只只是是一一個(gè)個(gè)泄泄漏漏水水導(dǎo)導(dǎo)流流軸軸封封,即即將將第第二二道道密密封封的的泄泄漏漏水水導(dǎo)導(dǎo)流流至至收收集集點(diǎn)點(diǎn)。。密密封封是是指指避避免免反反應(yīng)應(yīng)堆堆冷冷卻卻劑劑系系統(tǒng)統(tǒng)的的水水泄泄漏漏至至安安全全殼殼氣氣空空間間。。軸軸封封組組件件通通過(guò)過(guò)法法蘭蘭裝裝到到軸軸上上，，與與泵泵軸軸同同心心放放置置。。這這些些軸軸封封裝裝在在一一密密封封外外罩罩內(nèi)內(nèi)，，而而外外罩罩由由螺螺栓栓固固定定在在主主法法蘭蘭上上。。441號(hào)號(hào)密密封封1號(hào)號(hào)密密封封位位于于泵泵軸軸承承上上方方，，它它是是密密封封組組件件中中最最重重要要的的部部件件，，又又稱稱主主密密封封。。它它是是一一種種密密封封表表面面彼彼此此不不接接觸觸的的依依靠靠液液膜膜懸懸浮浮的的流流體體動(dòng)動(dòng)力力密密封封。。液液膜膜是是由由通通過(guò)過(guò)此此級(jí)級(jí)密密封封上上下下游游間間的的壓壓降降建建立立的的，，因因而而存存在在可可控控泄泄漏漏。。它它的的主主要要部部件件是是一一個(gè)個(gè)隨隨軸軸一一起起轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)的的動(dòng)動(dòng)環(huán)環(huán)和和不不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)的的靜靜環(huán)環(huán)，，動(dòng)動(dòng)環(huán)環(huán)和和靜靜環(huán)環(huán)都都是是不不銹銹鋼鋼圓圓環(huán)環(huán),表表面面涂涂氧氧化化鋁鋁，，動(dòng)動(dòng)環(huán)環(huán)和和靜靜環(huán)環(huán)的的兩兩個(gè)個(gè)斷斷面面之之間間有有一一層層薄薄水水膜膜相相隔隔，，因因而而不不會(huì)會(huì)直直接接接接觸觸產(chǎn)產(chǎn)生生磨磨損損。。在在運(yùn)運(yùn)行行中中如如果果兩兩個(gè)個(gè)表表面面接接觸觸，，密密封封就就會(huì)會(huì)被被破破壞壞，，并并將將發(fā)發(fā)生生過(guò)過(guò)量量泄泄漏漏。。1號(hào)號(hào)密密封封的的壓壓降降約約為為15.4MPa，，對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的泄泄漏漏量量為為0.7m3/h451號(hào)密密封工工作原原理在正常常運(yùn)行行時(shí)，，來(lái)自自化容容系統(tǒng)統(tǒng)的高高壓壓潔凈凈密封封注入入水從從泵徑徑向軸軸承與與1號(hào)號(hào)密封封之間間以1.8m3/h流流量注注入，，其中中1.1m3/h經(jīng)經(jīng)熱屏屏熱交交換器器向下下，它它阻止止高溫溫冷卻卻劑向向上進(jìn)進(jìn)入泵泵徑向向軸承承和軸軸封區(qū)區(qū)，此此股水水流最最終匯匯入泵泵腔室室。其其余0.7m3/h的注注射射流通通過(guò)1號(hào)密密封，，一部部分流流向2號(hào)密密封，，其余余流回回化容容系統(tǒng)統(tǒng)。462號(hào)密密封2號(hào)密密封的的主要要作用用是阻阻擋1號(hào)密密封的的泄漏漏，它它作為為1號(hào)號(hào)密封封損壞壞時(shí)的的備用用密封封，在在1號(hào)號(hào)密封封失效效時(shí)，，承受受全部部運(yùn)行行壓力力，維維持一一段時(shí)時(shí)間（（30分鐘鐘）以以便停停運(yùn)反反應(yīng)堆堆冷卻卻劑泵泵。472號(hào)密密封是是一種種具有有摩擦擦面的的密封封。動(dòng)動(dòng)環(huán)密密封面面材料料為碳碳化鉻鉻，靜靜環(huán)密密封面面材料料為石石墨。。這些些密封封面材材料叫叫做摩摩擦副副，可可以更更換。。如圖圖所示示，2號(hào)密密封的的潤(rùn)滑滑由1號(hào)密密封泄泄漏量量的一一小部部分來(lái)來(lái)保證證。很很小的的流量量流過(guò)過(guò)2號(hào)號(hào)密封封，流流過(guò)2號(hào)密密封的的密封封水通通過(guò)2號(hào)密密封引引漏接接管收收集到到反應(yīng)應(yīng)堆冷冷卻劑劑疏水水箱內(nèi)內(nèi)。正正常工工況下下，2號(hào)密密封前前的壓壓力為為0.45MPa，，2號(hào)號(hào)密封封前后后壓差差為0.35MPa，通通過(guò)2號(hào)密密封的的泄漏漏量為為7.6L/h，這這與1號(hào)密密封的的泄漏漏量相相比是是很小小的。。483號(hào)密封封3號(hào)密封封是一個(gè)個(gè)具有摩摩擦面的的雙側(cè)型型密封，，它的作作用是將將2號(hào)密密封的泄泄漏引導(dǎo)導(dǎo)到排氣氣疏水系系統(tǒng)，從從而避免免泄漏水水進(jìn)入安安全殼。。同時(shí)，，3號(hào)密密封還要要防止含含硼水流流產(chǎn)生硼硼結(jié)晶，，保證對(duì)對(duì)密封面面材料的的潤(rùn)滑和和冷卻。。3號(hào)密密封不是是按承受受全部系系統(tǒng)壓力力設(shè)計(jì)的的，3號(hào)密封封由一根根立管提提供的靜靜壓頭，，立管內(nèi)內(nèi)水柱高高出3號(hào)號(hào)密封2m，從從而使2號(hào)密封封建立并并保持了了0.02MPa，的的背壓。。立管水水位起對(duì)對(duì)2號(hào)密密封的監(jiān)監(jiān)測(cè)作用用。若2號(hào)密封封損壞，，水位上上升；若若3號(hào)密密封損壞壞，立管管水位下下降。49安置在泵泵軸上三三級(jí)串聯(lián)聯(lián)的軸封封將反應(yīng)應(yīng)堆冷卻卻劑向安安全殼氣氣空間的的泄漏減減到最小小。從化化學(xué)和容容積控制制系統(tǒng)引引來(lái)的高高壓純凈凈軸封水水在泵下下部徑向向軸承和和1號(hào)密密封之間間注入.軸封封水引入入后分為為兩路。。一路向向下,冷冷卻泵徑徑向軸承承,并阻阻止下部部高溫流流體可能能沿泵軸軸向上的的泄漏,此部分分軸封水水最終進(jìn)進(jìn)入泵腔腔。另一一路向上上,進(jìn)入入到密封封段，經(jīng)經(jīng)過(guò)1號(hào)號(hào)密封的的泄漏流流引導(dǎo)到到化容系系統(tǒng)的容容積控制制箱；經(jīng)經(jīng)2號(hào)密密封的泄泄漏流匯匯集到蓄蓄水立管管，為3號(hào)密封封提供恒恒定的靜靜壓，過(guò)過(guò)量的泄泄漏經(jīng)立立管溢流流后和3號(hào)密封封的泄漏漏一起引引導(dǎo)到排排氣疏水水系統(tǒng)的的反應(yīng)堆堆冷卻劑劑疏水箱箱。50穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器的的功能穩(wěn)壓器的的基本功功能是建建立并維維持一回回路系統(tǒng)統(tǒng)的壓力力，避免免冷卻劑劑在反應(yīng)應(yīng)堆內(nèi)發(fā)發(fā)生容積積沸騰。。穩(wěn)壓器在在電廠穩(wěn)態(tài)運(yùn)行行時(shí)，將一一回路壓壓力維持持在恒定定壓力下下；在一一回路系系統(tǒng)瞬態(tài)態(tài)時(shí)，將將壓力變變化限制制在允許許值內(nèi)；；在事故時(shí)，防止止一回路路系統(tǒng)超超壓，維維護(hù)一回回路的完完整性。。此外，，穩(wěn)壓器器作為一一回路系系統(tǒng)的緩緩沖容器器，吸收收一回路路系統(tǒng)水水容積的的迅速變變化。51穩(wěn)壓器的的輔助功功能啟堆按照主冷冷卻劑系系統(tǒng)升溫溫升壓的的要求，，穩(wěn)壓器器提供部部分熱源源，并控控制系統(tǒng)統(tǒng)壓力按按照預(yù)定定的程序序提高到到額定的的工作壓壓力停堆按照主冷冷卻劑系系統(tǒng)降溫溫降壓的的要求，，控制主主系統(tǒng)壓壓力按預(yù)預(yù)定的程程序降低低至環(huán)境境壓力除氣可作為一一回路系系統(tǒng)的熱熱力除氧氧器，去去除系統(tǒng)統(tǒng)中的裂裂變氣體體及其他他有害氣氣體。52穩(wěn)壓器本本體結(jié)構(gòu)構(gòu)現(xiàn)代壓水水堆核電電廠普遍遍采用如如圖所示的電電加熱式式穩(wěn)壓器器。這種種穩(wěn)壓器器是一個(gè)個(gè)立式圓圓柱形高高壓容器器。其典典型的幾幾何參數(shù)數(shù)為高13m，，直徑2.5m，上下下端為半半球型封封頭，總總?cè)莘e約約40m3。凈重約約80t。立式安裝裝在下部部裙座上上。在穩(wěn)穩(wěn)壓器的的底封頭頭上安裝裝有電加加熱器。。加熱器器通過(guò)底底封頭插插入，立立式放置置。波動(dòng)動(dòng)管接在在底封頭頭的最低低點(diǎn)，其其正上方方設(shè)有擋擋板式濾濾網(wǎng)，使使水波動(dòng)動(dòng)進(jìn)、出出穩(wěn)壓器器并防止止雜物進(jìn)進(jìn)入反應(yīng)應(yīng)堆冷卻卻劑系統(tǒng)統(tǒng)其它地地方。在頂封頭上裝裝有噴淋管線線和安全閥接接管。噴淋水水通過(guò)位于穩(wěn)穩(wěn)壓器內(nèi)頂部部噴淋管末端端的噴頭噴入入汽空間。噴噴淋管線與兩兩個(gè)環(huán)路的冷冷管段連接。。為了減小波