“华龙一号”反应堆冷却剂泵全/小流量试验技术

杨晓峰

摘 要：“华龙一号”反应堆冷却剂泵机组首台需要进行全流量试验，其余5台进行小流量试验，文章阐述了反应堆冷却剂泵全/小流量试验技术。

关键词：全流量试验技术；小流量试验技术；反应堆冷却剂泵

“华龙一号”反应堆冷却剂泵（以下称“主泵”）机组设计规范要求首台主泵进行全流量试验，其余5台进行小流量试验。全流量试验要求连续运行200小时，小流量试验要求连续运行50小时。全/小流量试验期间需要完成若干单项试验，根据对试验结果的评估，重复单项试验直到满足规范书要求。

1 水压试验

试验台、试验回路、主泵及其辅助系统的承压部件的强度试验，本试验预期分为2个独立的试验：（1）试验1a 压力25.8MPa；（2）试验1b 压力17.2MPa。

试验台进行首次主泵试验（主泵首次全流量试验和首次小流量试验）前必须进行试验1a。每台主泵试验开始前，必须进行试验1b。

2 三级流体动压机械密封试验

三级动压密封系统有特定的特性曲线。在主泵试验过程中，测量和保存这些特性值。在调试和正常运行期间，对三级动压密封系统主要参数进行控制和检查，并形成“试验记录”。密封系统修正函数的显示值是高压节流泄漏流量、低压密封泄漏流量和每级密封的压力。通过与高压节流泄漏图表比较，验证密封系统的修正函数是否满足要求。

3 推力轴承试验

双向推力轴承是主泵的重要部件。这项试验的目的是测试滑油供应系统和轴承是否存在缺陷。冷态工况运行期间（试验3a），压力缓慢升到高压，在系统高压力条件下，作用在轴承主推力瓦上的载荷很高，试验持续时间预计大约90分钟。热态工况试验期间（试验3b），在1小时周期内，每5分钟启动一次泄油泵和顶油泵，这项试验主要测试低温润滑油注入后，轴承温度波动和运行期间的各项轴承参数。

4 高压冷却器换热试验

高压冷却器是主泵辅助系统的重要部件。冷却器需要在注入热态水时运行，此项试验验证当注入水系统失效时，高压冷却器能否将热态注入水温度从300°C冷却到52°C以下。

5 启动/停机试验

试验时，主泵的启动和停机时间由不同运行工况决定，通过试验测定的启停机时间仅对正在试验的主泵有效，对于其它的主泵，启停机时间不一定相同。

6 振动&轴位移试验

不同的运行工况下对泵轴振动和位移进行测量。此项试验不单独进行，在主泵整个试验过程中，持续测量振动和位移值。

7 冷态与热态运行试验

在此项试验中“冷态与热态运行”被分成两个单独的试验。（1）试验7a-7f性能曲线试验。试验过程中，主泵的流量和扬程取决于不同的运行工况。在各种工况的采集周期内，缩短记录的间隔时间，在这段时间内不进行其它的试验。全流量试验的过程中一直记录流量和扬程参数，小流量试验不能测量Q-H特性曲线。（2）试验7g-7jNPSH试验。测量NPSH特性曲线的试验过程中，存在主回路水汽化的风险，因此必须减小吸入侧的系统压力。有两种方法可以减小吸入侧的系统压力，第一种方法是保持系统压力恒定，提高系统温度；第二种方法是保持系统温度恒定，减小吸入侧的系统压力。冷态工况下，使用第一种方法较好，将吸入侧的系统压力保持为恒定工况，并加热系统，需要注意如果主回路的压力较低时，NPSH值很容易达到150m。热态工况下，减小吸入侧的系统压力，并保持温度为恒定工况。每个NPSH值与吸入侧压力相关，参照启机曲线，如果主泵达到曲线上的工况点，可以计算出主泵的净扬程和流量。如果NPSH值达到150m，操作员需要提高吸入侧的系统压力，直到系统满足额定运行工况。

8 冷却水断失试验

冷却水断失试验分为四个部分。保持注入水供给的情况下，四个单独试验分别为：（1）试验8a滑油冷却器冷却水断失试验；（2）试验8b高压冷却器冷却水断失试验；（3）试验8c电动机空气冷却器

冷却水断失试验；（4）试验8d全部冷却水断失试验。进行这项试验的目的：确定允许冷却水断失的极限时间。试验过程中主泵保持运行，直到触发停机的连锁保护，例如推力轴承温度太高。停机的连锁保护将要触发前恢复冷却水供应。另外，如果在预定时间内，未触发停机连锁保护，也要恢复冷却水供应。冷却水供应后，主泵持续运行，直到恢复额定运行工况。

9 注入水断失试验

注入水断失试验分为三个部分。试验过程中，冷却水保持供应。为了降低主泵在单项试验中损坏的风险，试验9c仅在小流量试验时进行。（1）试验9a注入水断失，主泵不停机，供应紧急注入水；（2）试验9b注入水断失，主泵停机，供应紧急注入水；（3）试验9c注入水断失，主泵停机，不供应紧急注入水。

10 注入水和冷却水双断失试验

此项试验中，模拟冷却水和轴封注入水同时断失，之前进行的冷却水断失试验，仅模拟了高压冷却器的冷却水断失。（1）试验10a注入水和冷却水双断失，不供应紧急密封注入水，主泵停机；（2）试验10b注入水和冷却水双断失，供应紧急密封注入水，主泵不停机。试验10a的目的：冷却水和注入水双断失后，测定轴封部件温度达到限定值的时间。注入水断失大约2分钟，温度可能达到极限值。注入水断失时间最多2分钟，操作員必须给密封系统供应注入水。关闭轴封注入水后，主回路的热水通过紧急注入水管道和正常注入水管道进入密封室。通常情况主回路热水在高压冷却器中冷却，但是，由于冷却水断失，导致高压冷却器没有冷却作用，因此热态水直接注入密封室。试验10b的目的：在注入水和冷却水断失的热态工况下，测定主泵能够运行多长时间。如果主泵停机，对冷却设备（比如轴承或电机的冷却器）没有影响。高压冷却器用于冷却紧急注入水，但是，如果主泵停机，并且高压冷却器没有冷却水，那么紧急注入水也就不会通过注入水管路进入主泵。密封室会因为热传导和对流慢慢加热。

11 全厂断电试验

万一核电站发生电源断电，主泵电机和辅助系统就有可能没有电源供给。这种情况下，要保证主泵不损坏，并且主回路水不会泄漏。整个试验期间，将进行电源断失的模拟及评估计算。热态停机至少30分钟。控制泄漏的阀门和关闭停车密封的阀门需要单独供应电源。停机后，如果停车密封没有关闭，主回路水就会泄漏。热态工况下停机较长时间，必须关闭泄漏阀门和停车密封，这样能为电厂提供足够的时间恢复供电。试验期间，需关闭主泵的全部电源，即不给主泵电机和辅助系统供电。但是，低压泄漏、高压泄漏管道的阀门和氮气供应系统的阀门需要单独供电。

12 后座泄漏试验

此项试验的目的：在拆卸动压密封系统后，测量有多少主回路水进入密封室。拆卸轴系组件后，下泵轴底部落到“检修密封”面上，但是密封能力有限，少量的主回路水通过检修密封泄漏到密封室内。检修密封依靠叶轮和下泵轴的重量压紧密封面，这就是检修密封功能受限的原因。如果主回路的压力太高，泵轴被顶起，主回路水就会进入密封室。全流量试验与小流量试验存在一些差别。最大差异是叶轮，小流量试验安装的不是产品叶轮，而是一个小流量和低扬程的小叶轮，因此小流量试验无法测出Q-H特性曲线或主泵的NPSH值。小流量试验的电机也不是产品电机，而是一台空气冷却电机，功率较小，因此小流量试验不能检测电机空气冷却器的冷却水损耗。由于小流量试验功率低、扬程低、流量小，因此试验台的系统压力也需要进行调整。在全流量试验时，轴向力远大于小流量试验，因为叶轮重量、转子轴向推力和系统压力相较小流量都要大很多。

参考文献

[1]严登丰.泵站工程[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2]关醒凡.调节导叶式混流泵模型的试验研究[J].流体工程，1984（3）.

[3]严兆大.热能与动力机械测试技术[M].北京：机械工业出版社，2000.