三代核电站某型主泵的设计改进介绍

孙立江

中国中原对外工程有限公司 北京 100044

主泵是核电站一回路中唯一旋转的主设备，用于驱动反应堆冷却剂流动带走堆芯热量并通过蒸汽发生器传递给二回路，产生的蒸汽驱动汽轮发电机转动产生电能。国内某三代核电站所用的某型主泵较之前二代核电站所用的三轴承、四轴承主泵技术难度更高、结构更加复杂，主泵装配要求和工艺也较二代核电站主泵难度更高，本文针对三代核电站主泵的改进优化情况进行介绍，改进项有效的解决了困扰了二代主泵的装配与运行难题，极大地提升了技术先进性，改善了主泵的安装难度、降低了损伤几率，提高了主泵的运行能力，满足三代核电站的运行需求。

1 二代加主泵运行反馈

二代核电站改型配套主泵在实际制造、应用过程中发现了多项需要改进的内容，主要集中在以下几点：推力轴承及润滑系统、大力矩螺栓螺母的紧固方式、轴系、泵壳、高压冷却器及支撑、叶轮、主泵重心等。在汲取了二代主泵的经验的基础上，三代核电主泵对这些项目进行了逐项改进，各改进项的改进情况在后续章节展开介绍[1]。

2 推力轴承改进

二代核电站该型主泵的推力轴承无法通过全场断电工况、冷态低压工况启动困难；三代核电站该型主泵对轴承进行了改进：

表1 三代核电站主泵改进项

为了更好的解决二代该型主泵遇到的运行难题，厂家还着手研发复合材料推力轴承，目前还在进行开发试验验证中。

3 泵轴轴系改进

二代核电主泵轴系定位用圆柱销拆装困难，紧固用螺栓较易研伤，二代核电主泵在厂内制造过程中特别是轴系跳动/ 动平衡检查工序需要频繁拆装轴系，经常因为零件研伤影响轴系进度。三代核电主泵在此基础上对轴系联轴器的装配接触面、销接形式进行了优化，大大的降低了零部件研伤几率，提高了装配效率，降低了运维难度，表2 为轴系改进的关键位置[2]。

4 泵壳改进

三代核电主泵泵壳与二代核电主泵泵壳都为桶型泵壳，相较于二代核电主泵泵壳进行部分改进：脆性转变温度更低增强了泵壳的材料性能，泵壳螺栓孔更大，在力矩变化不大的情况下降低了每根螺栓及螺纹孔螺纹的承受拉力的强度、取消了泵壳上表面的阶梯结构降低了制造难度。

5 高压冷却器及支撑

三代核电主泵高压冷却器支撑更加厚重，结构强度高，由于辅助系统外挂在主泵外侧，支撑加厚加强能够增加结构强度；二代核电主泵高压冷却器出现过应急注入水逆向倒灌入密封注入水管路的问题，三代核电主泵对此进行了喷射泵结构功能的优化改进，有效的解决了之前的问题[3]。

6 螺栓螺母紧固形式

二代核电主泵中大力矩螺栓螺母除了M100 以上的用液力拉伸缸之外采用的是力矩扳手进行把紧，装配过程中极易发生研伤而导致零件报废。

三代核电主泵对螺栓螺母的把紧方式进行了改进，增加螺栓螺母的数量、降低螺栓直径，降低每对螺栓螺母平均承受的力矩；将中大力矩的螺栓螺母把紧形式改为液力拉伸缸拉伸把紧，杜绝了螺栓螺母配合面在承受力矩的情况下发生相对运动，极大的降低了螺栓螺母的研伤发生几率，降低了装配工作难度。

7 叶轮的改进

三代核电主泵针对新的水力性能要求，在叶轮形式未变的情况下对叶轮倾角做了调整，对扬程和流量进行了修正，满足三代核电一回路的运行要求。

8 主泵重心调整

三代核电该型主泵的重心较二代核电该型主泵降低了不少，在支撑阻尼不变的情况下，降低了主泵振动的可能诱因。

9 结语

使用该型主泵的二代核电站数量众多，对于该型主泵的技术实用性验证及经验数据收集极为有利，该型主泵的应用数据收集以及应用反馈对三代核电该型主泵的技术升级提供了极大的参考。

三代核电站该型主泵目前已经经过热试验证已经投运，改进项在主泵当前运行中表现良好，达到甚至超过了预期，当然该型改进主泵仍然要在核电站长期运行过程中对设备的耐久性进行验证及数据的积累。