陳鵬+王志華+趙洋

摘 要 通過與參考電站進行對比并根據(jù)主泵以往的調(diào)試與運行經(jīng)驗，本文對主泵在首次啟動階段的風(fēng)險進行了分析，并針對相應(yīng)的風(fēng)險總結(jié)出與之對應(yīng)的應(yīng)對措施，為后續(xù)其它機組主泵首次啟動工作的風(fēng)險防范與處理提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞 主泵；首次啟動；風(fēng)險分析；應(yīng)對措施

中圖分類號TK2 文獻標識碼 A 文章編號 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)中唯一高速運轉(zhuǎn)的設(shè)備，對于保證反應(yīng)堆冷卻劑的流動起著至關(guān)重要的作用，主泵的安全穩(wěn)定運行直接關(guān)系到反應(yīng)堆堆芯的安全，主泵的正常運轉(zhuǎn)也是整個核電站安全、穩(wěn)定、高效運行的基礎(chǔ)。

1主泵功能與設(shè)計特點

1.1主泵結(jié)構(gòu)簡介

主泵又稱為反應(yīng)堆冷卻劑泵，屬于立式、單級軸流泵。壓水堆（PWR）核電站一回路的3個環(huán)路中每個環(huán)路有一臺主泵，它的主要作用是驅(qū)動反應(yīng)堆冷卻劑在整個反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)中流動，通過反應(yīng)堆冷卻劑來帶出堆芯熱量并通過蒸汽發(fā)生器（SG）將熱量傳遞給二回路。主泵從其結(jié)構(gòu)上來說可以分為以下幾個部分：

1）水力機械部分。反應(yīng)堆冷卻機泵的水力機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機械密封和一個停車密封組成，主泵運轉(zhuǎn)過程中泵軸承的密封由三級機械密封保證，這三級機械密封的每一級都可互換且都按照100%承壓能力設(shè)計，如果出現(xiàn)兩級密封損壞時，剩余的最后一級密封也可以保證主泵軸承的密封。當主泵停運后，主泵低壓泄漏隔離，此時需將停車密封投用防止反應(yīng)堆冷卻劑從泵軸處流出；3）電動機部分。反應(yīng)堆冷卻機泵電機為三相鼠籠式異步電動機，頂部設(shè)置有止逆機構(gòu)，下部設(shè)置有失電后可維持一回路冷卻劑流動的墮轉(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，電機由HPC供貨，主泵的組裝在現(xiàn)場進行，參考電站采用100D型主泵技術(shù)方案，電機由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前準備以及啟動過程中的風(fēng)險控制都產(chǎn)生了較大的變化。

2 主泵首次啟動風(fēng)險分析與應(yīng)對措施

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

2.1啟動前工作準備

主泵作為一個核電站的“心臟”設(shè)備，其首次啟動工作不僅僅涉及到機電儀等專業(yè)，還會與消防保衛(wèi)以及生產(chǎn)廠家等單位掛鉤，因此在真正啟動主泵前必須根據(jù)主泵首次啟動典型操作票對主泵的啟動條件進行梳理，總結(jié)下來有以下幾個重要方面：

1）主泵軸封注入流量檢查。主泵啟動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）停車密封檢查。主泵啟動前檢查停車密封已退出。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）頂軸油泵啟動后頂軸油壓檢查。在2.8MPa.g壓力平臺下，頂軸油泵啟動后出口油壓>0.8MPa.g；在15.4MPa.g壓力平臺下，頂軸油泵啟動后出口油壓>8.0MPa.g。7）電氣保護參數(shù)檢查。根據(jù)主泵電機保護定值清單對主泵電源中壓柜電動機保護繼電器參數(shù)進行檢查，確保保護參數(shù)滿足上游文件要求。8）主泵以及其附屬泵的絕緣檢查。根據(jù)要求對主泵以及其附屬泵進行絕緣檢查，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，無關(guān)人員清場。

2.2 啟動運行階段風(fēng)險與防范

主泵滿足啟動條件后即可進行啟動工作，但是作為主泵調(diào)試過程中風(fēng)險最高的階段，主泵的啟動必須進行實時且有效的監(jiān)測，當參數(shù)異常需停運主泵時必須立即停運以免損壞設(shè)備。

從主泵的設(shè)計角度來說，主泵本體在邏輯上共設(shè)計了16條停泵信號，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主泵的運行參數(shù)進行監(jiān)測，這部分屬于設(shè)計固化內(nèi)容，本文不再贅述。除了以上條件外，針對主泵軸承溫升速率過快、振動增加速率過快時需采取手動停泵保護措施，因此在運行參數(shù)達到跳泵限值前，需將溫升速率、振動增加速率等參數(shù)納入手動停泵判斷標準，提前停泵保護設(shè)備，這些建議停泵標準總結(jié)起來有以下幾點：

1）主泵啟動8s后轉(zhuǎn)速小于200rpm，如果卡轉(zhuǎn)子保護未動作需立即手動停泵。2）主泵啟動后轉(zhuǎn)速監(jiān)測數(shù)值無變化或者數(shù)值超過1 500rpm時重點關(guān)注，當轉(zhuǎn)速超過1 600rpm時應(yīng)手動停泵檢查。3）主泵啟動5min內(nèi)軸瓦溫升超過5泵啟動五分時重點關(guān)注，當5min內(nèi)有任一軸承溫度超過75℃時，應(yīng)手動停泵檢查。4）主泵啟動運行期間，如果主推力瓦軸承溫度達到80啟，且溫升速率大于5℃/min或達到92℃時，應(yīng)手動停泵檢查。5）主泵啟動運行期間，如果副推力瓦溫度達到88啟，應(yīng)手動停泵檢查。6）電機機架振動達到35μm時重點關(guān)注，當機架振動以一定速率增長到75點關(guān)時應(yīng)手動停泵檢查。7）泵軸位移大于250移大且增長速率大于25μm/h時重點關(guān)注，當泵軸位移達到380μm時應(yīng)手動停泵檢查。

2.3 停運階段風(fēng)險與防范

相對于啟動階段，主泵停運階段風(fēng)險種類有所減少，但是依然存在軸瓦異常磨損甚至軸瓦燒毀的風(fēng)險，因此在主泵正常停運時必須提前啟動頂軸油泵并保證頂軸油壓在整個停運過程中保持正常。當主泵完全停運后需立即分析各軸承溫度變化趨勢并比對主泵墮轉(zhuǎn)時間，從數(shù)據(jù)上判斷主泵停運過程是否出現(xiàn)異常磨損，提前為下次啟泵做好準備。

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)定運行直接關(guān)系到核電站的安全。本文從主泵首次啟動的準備階段、啟動運行階段以及停運階段3個方面分析了主泵在各階段面臨的風(fēng)險，并根據(jù)各個風(fēng)險給出對應(yīng)的防范措施，為后續(xù)其它機組的主泵首次啟動工作提供了一定的參考。

參考文獻

[1]趙禹，朱加良，劉飛洋.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)定值手冊，2015.

[2]楚兆陽.反應(yīng)堆冷卻劑泵電機使用維護手冊，2013.

[3]趙禹.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)手冊：第2-5章，2012.

[4]車皓.費云艷.王永強.國內(nèi)某核電站主泵的控制聯(lián)鎖邏輯[J].建筑電氣，2013，32（6）：52-56.