【文章內(nèi)容簡介】 三個部分，即水力機械部分、軸密封組件部分和電動機部分。1）水力機械部分，包括吸入口和出水口接管、泵殼、葉輪、擴壓器和導(dǎo)流管、泵軸、主泵軸承和熱屏等部件。其中：泵殼：為鉻－鎳奧氏體鐵素體不銹鋼整體鑄件，是一回路壓力邊界的一部分，為核1級部件。應(yīng)能承受設(shè)計工況以及事故狀態(tài)下的各類載荷，如最高溫度、壓力瞬態(tài)、地震、管道破裂引起的應(yīng)力，以及壽期內(nèi)的交變應(yīng)力、疲勞強度。軸向進水口在下部，出水口與葉輪成切線方向。管口與一回路管道全厚度焊接。葉輪：是一個單級有7個螺旋葉片組成的不銹鋼鑄件，裝在泵軸的下端。冷卻劑由泵底吸入口進入葉輪吸入口，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將冷卻劑經(jīng)擴壓器及與之方向相同的切線出水口接管送至堆入口環(huán)路管冷段。 泵軸：為不銹鋼鍛件，它需要承受很大的扭轉(zhuǎn)力矩。泵軸上端為剛性聯(lián)軸器，與電動機相聯(lián)接，下端與葉輪固定聯(lián)接，中間設(shè)置有一個徑向?qū)蜉S承。熱屏蔽：目的是在泵的上部和泵的下部之間進行隔熱。泵的上部為軸承和聯(lián)軸器等，要求保持在90℃ 左右；而泵的下部為高溫高壓的冷卻劑。主泵軸承：主泵機組裝有雙向推力軸承和三個導(dǎo)向軸承。導(dǎo)向軸承兩個裝在電機上，為常規(guī)油潤滑滑動軸承；第三個為泵軸承，是浸在水中的水潤滑軸承,安裝在熱屏蔽和軸封之間。它包括不銹鋼軸頸和由幾個石墨環(huán)構(gòu)成的殼體, 軸頸在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)。軸承安裝在環(huán)型箱中，該箱能校正軸的偏心度。 圖2－7 反應(yīng)堆冷卻劑泵結(jié)構(gòu)2）軸密封組件部分保證主泵軸向的密封，包括三個軸密封、主法蘭和密封罩等部件；通過連續(xù)的三級泄漏，將系統(tǒng)壓力過渡到大氣壓。 3）電動機部分，包括電動機、止推軸承、上下徑向軸承、頂軸油泵系統(tǒng)和慣性飛輪等部件。驅(qū)動電動機通常采用是空氣冷卻鼠籠式感應(yīng)電動機。采用開式空氣冷卻。為防止安全殼內(nèi)空氣升溫，在冷卻回路出口裝有兩臺冷卻器，由RRI系統(tǒng)冷卻。電機設(shè)有電加熱器，在泵停運時加熱，使線圈保持一定溫度，防止凝結(jié)水。為了便于維修主泵和電機，在泵軸與電機軸之間由一根短軸剛性連接。慣性/惰轉(zhuǎn)飛輪提高了主泵的惰轉(zhuǎn)性能，當(dāng)主泵突然斷電時，泵仍能繼續(xù)運行十幾分鐘，以保證有足夠的堆芯冷卻，以及及時采取應(yīng)急措施，從而提高了全廠斷電時堆芯的安全性。因此，惰轉(zhuǎn)飛輪為余熱排出相關(guān)的核3級部件。美國的AP600和AP1000堆型核電站采用的是每個環(huán)路并聯(lián)兩臺全密封的屏蔽離心泵，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的一臺軸密封泵。屏蔽離心泵直接懸掛在蒸汽發(fā)生器下封頭匯水腔下，省去了主管道過渡段。由于這種泵沒有軸封，不需要軸封水系統(tǒng)，簡化了化容系統(tǒng)，也不會引起密封失效產(chǎn)生的失水事故，大大增加了安全性。七、主管道通常壓水堆核電站的反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)由2～4個環(huán)路組成，每條環(huán)路包括一臺蒸汽發(fā)生器、一臺主泵和將這些設(shè)備與反應(yīng)堆壓力容器連接起來的反應(yīng)堆冷卻劑管道，也稱主管道。每條環(huán)路中反應(yīng)堆壓力容器與蒸汽發(fā)生器之間的主管道稱為熱管段（熱腿），蒸汽發(fā)生器與主泵之間的主管道稱為過渡段，主泵與反應(yīng)堆壓力容器之間的主管道稱為冷管段（冷腿）。AP600和AP1000堆型核電站主泵直接懸掛在蒸汽發(fā)生器下封頭匯水腔下，省去了主管道過渡段。主管道3個管段的直徑略有差異，一般在700～800mm左右，壁厚80mm左右。每個管段上還帶有一定數(shù)量的接管嘴，其中位于冷管段上的上沖管接管嘴還帶有熱套管。除了俄羅斯的主管道與其壓力容器筒體材質(zhì)類似以外，其它壓水堆的主管道基本為不銹鋼材料的。目前國產(chǎn)主管道主要采用的是鑄造工藝。其中，直管段采用離心澆鑄，彎頭和斜接管嘴采用砂箱靜力鑄造，熱套管采用鍛造。通常將熱段、冷段和過渡段組件預(yù)制焊接、檢驗和試驗完成后再運到核電站安裝現(xiàn)場進行焊接。核電廠主管道屬于壁厚大口徑奧氏體不銹鋼，對焊接過程要求極為嚴(yán)格，焊縫內(nèi)不得存在任何宏觀或微觀焊接缺陷。在保證各種優(yōu)良的力學(xué)性能和使用性能的前提下，其變形和收縮量應(yīng)控制在所規(guī)定的范圍之內(nèi)，焊接難度很大。一般采用手工鎢極氬弧焊封底和手工電弧焊填充的組合方法。根部焊層時，用氬氣在外面和里面進行保護。八、安全殼附件對于壓水堆型核電站，反應(yīng)堆廠房即是指安全殼。安全殼是一個將反應(yīng)堆本體及一回路蒸汽發(fā)生器、主循環(huán)泵、穩(wěn)壓器、管道閥門等設(shè)備包圍集中在一起的密封建筑，是確保核電站安全的最后一道屏障，是一個極其重要的建筑物。安全殼按材料分有鋼殼、鋼筋混凝土殼和預(yù)應(yīng)力混凝土殼等幾種；按結(jié)構(gòu)分有單層殼和雙層殼兩種；按其性能分，有干式殼、濕式殼和冰冷凝式殼等幾種。（一）安全殼鋼襯里安全殼鋼襯里在預(yù)應(yīng)力混凝土安全殼內(nèi)，起密封作用。安全殼鋼襯里一般由底板、截錐體、圓柱形筒體和穹頂組成，形成整體壓力“容器”，如圖28所示，根據(jù)設(shè)計要求，其最小壁厚為6mm。筒體壁板安裝牛腿、貫穿件、人員閘門、設(shè)備閘門、錨固件，及背面錨固在混凝土中的角鋼、連接件（焊釘）等。截錐體筒體環(huán)吊牛腿貫穿件穹頂?shù)装鍒D28 安全殼鋼襯里結(jié)構(gòu)示意圖鋼襯里車間拼接采用埋弧焊，現(xiàn)場焊接為焊條電弧焊。分為立向縱縫和環(huán)向焊縫，壁板安裝精度要求高，工作量大，焊接收縮量大，為保證設(shè)計尺寸和焊接質(zhì)量并減小變形、應(yīng)采取相應(yīng)的焊接措施。鋼襯里通過螺柱焊與安全殼連接。（二）鋼制安全殼即將開工建設(shè)的AP1000 型壓水堆核電站的CV 安全殼是反應(yīng)堆廠房的內(nèi)層屏蔽結(jié)構(gòu)，是非能動安全系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一。CV 安全殼容器式反應(yīng)堆廠房的一道重要安全屏障。整個安全殼容器由中間圓柱形筒體及上、下兩個橢圓型封頭組成，，體積約70000m3，總重量約3600t，主要受壓元件材料：SA738 Gr. B，筒體壁厚：、外形尺寸：39624（直徑）65634（高）mm，設(shè)計壓力：，板焊結(jié)構(gòu)，屬于ASME 標(biāo)準(zhǔn)第三卷NE分卷MC級設(shè)備。 （三）人員閘門人員閘門是供工作人員經(jīng)與輔助廠房連接的專用通道以出入安全殼。另外通常還設(shè)有一個應(yīng)急用人員閘門，供工作人員在應(yīng)急情況通過更衣室廠房出入安全殼。專用通道可以對外部事件提供必要的防護。 m， m圓筒形結(jié)構(gòu)，圓筒內(nèi)外各設(shè)一道密封門。密封門自動啟閉，設(shè)有門速控制裝置保證密封門能以穩(wěn)定的并可調(diào)的速度平穩(wěn)工作，門上裝有防回彈的阻尼機構(gòu)。（四）設(shè)備閘門設(shè)備閘門貫穿筒節(jié)預(yù)埋在安全殼混凝土內(nèi)，并與安全殼鋼襯里焊接。設(shè)備閘門的封頭為橢圓形瓜瓣拼焊結(jié)構(gòu)，直徑7m多。這種大直徑封頭壓型拼焊工藝復(fù)雜，很難保證形狀準(zhǔn)確，需設(shè)計專用的輔助工裝進行組焊。設(shè)備閘門封頭與筒節(jié)法蘭在安全殼封頂前運入安全殼存放。在完成安全殼的預(yù)應(yīng)力張拉后，設(shè)備閘門封頭和筒節(jié)法蘭與貫穿筒節(jié)焊接在一起，完成安裝。設(shè)備閘門是安全殼上的重要設(shè)備，在反應(yīng)堆運行時，它處于關(guān)閉狀態(tài)。設(shè)備閘門作為重型設(shè)備的進出口，其外設(shè)有設(shè)備吊裝平臺，平臺上設(shè)有龍門吊車。重型設(shè)備由吊裝平臺吊車通過設(shè)備閘門出入安全殼，以便安裝和檢修。（五）安全殼貫穿件安全殼貫穿件包括機械貫穿件和電氣貫穿件兩類。貫穿件是由一個穿過安全殼混凝土壁面并錨固在混凝土上的鋼套管及兩個接頭構(gòu)成（如圖2－9）。接頭保證了套管和穿過安全殼的管道（或電纜）間的密封連接。機械貫穿件有不同的直徑和厚度，以滿足所貫穿連接的設(shè)備的尺寸和傳遞機械載負(fù)的要求。 安全殼貫穿件分10個類型，有電纜貫穿件、管道貫穿件、核燃料運輸管道貫穿件、以及管道、電纜備用貫穿件等。其中，電纜貫穿件的密封性由鋼套筒 圖29 安全殼貫穿件內(nèi)充滿加壓氮氣來保證。管道貫穿件內(nèi)可以是單根管道，也可以是多根管道，視安全和設(shè)計要求而定。大部分貫穿件垂直于安全殼筒體壁面，焊接在安全殼內(nèi)側(cè)的側(cè)板上。九、其他核級容器壓水堆核電廠各系統(tǒng)中還用到很多核級容器，如硼注箱、安注箱、容積控制箱、卸壓箱、硼酸制備箱、濃硼酸卸放箱、設(shè)冷水波動箱等。（一） 硼注箱硼注箱位于高壓安注泵出口，高壓安注水經(jīng)硼注箱進入一回路冷段。 m3。正常運行狀態(tài)下，箱內(nèi)充滿7000 ppm的高濃度硼酸溶液。發(fā)生事故時，根據(jù)安注信號打開隔離閥，由高壓安注泵將硼注箱內(nèi)的高濃度硼酸溶液頂入一回路冷段。由于硼注箱內(nèi)高濃度硼酸溶液的硼結(jié)晶溫度較高，為防止硼結(jié)晶，硼注箱絕熱并由電加熱器加熱，以保持溶液溫度。為了保持硼注入箱內(nèi)溫度和硼濃度均勻化，設(shè)有由再循環(huán)泵和緩沖箱組成的再循環(huán)回路。硼注箱由筒體、封頭、筒式支座、接管和人孔組成。現(xiàn)主體材料多為P355GH碳鋼，內(nèi)表面堆焊不銹鋼，筒體直徑1200mm左右，是由1～2塊130mm左右的厚鋼板卷焊而成，封頭一般整體壓制而成。（二）安注箱安全殼內(nèi)每個環(huán)路的冷管段上都接著一個安注箱。安注箱為一直立式筒體結(jié)構(gòu)，總?cè)莘e約50 m3，內(nèi)充2000 ppm的含硼水，用加壓40～60公斤的氮氣覆蓋。中壓安注為非能動安全系統(tǒng)，不用安注信號啟動。當(dāng)RCP系統(tǒng)壓力降到安注箱內(nèi)壓力以下時，由氮氣將含硼水壓入RCP系統(tǒng)冷段。 安注箱由筒體、封頭、筒式支座、接管和人孔組成?，F(xiàn)主體材料多為Z2CN1910控氮不銹鋼，筒體是由板材卷焊而成，封頭一般由6塊瓜瓣壓制成型后拼焊而成。十、核3級泵泵在核電站的生產(chǎn)過程中，占有相當(dāng)重要的位置，也是應(yīng)用較多的機械設(shè)備之一。一般二代壓水堆核電廠中，除了核1級的主泵外，單堆核2級泵有7種14臺，分別是余熱排出泵2臺、上充泵/高壓安注泵3臺、低壓安注泵2臺、安全殼噴淋泵2臺、水壓試驗泵1臺、電動輔助給水泵2臺、汽動輔助給水泵2臺。單堆核3級泵共9種19臺，分別是設(shè)備冷卻水泵4臺、重要廠用水泵4臺、硼酸輸送泵2臺、乏燃料水池冷卻泵2臺、冷凍水循環(huán)泵2臺、硼酸再循環(huán)泵2臺、前貯槽循環(huán)供料泵1臺、除氣塔疏水泵1臺、化學(xué)添加劑混合泵1臺。與其他工業(yè)用泵一樣，核電站最常用的泵有離心泵、屏蔽泵和其它類型的泵。 （一）上充泵/高壓安注泵上充泵是化學(xué)與容積控制系統(tǒng)的一個重要設(shè)備。在正常工況下向反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)輸送凈化水、泄露補充水和主泵軸封水。在換料時，對系統(tǒng)充水。當(dāng)一回路發(fā)生中小破口失水事故或發(fā)生主蒸汽管道破裂而引起一回路溫度、壓力下降到一定值時，安注信號發(fā)生，又作為高壓安注泵從換料水箱吸取含硼水通過硼注箱向RCP系統(tǒng)冷段注水，或直接注入RCP系統(tǒng)的冷段和熱段，防止堆芯燒毀。上充泵有往復(fù)式和離心式兩種。大亞灣核電站采用的是三臺并聯(lián)的臥式多級離心式上充泵。離心式上充泵一般為小流量、高揚程離心泵。 （二）輔助給水泵輔助給水泵屬于專設(shè)安全設(shè)施，作為主給水系統(tǒng)的后備，當(dāng)主給水喪失時，一直處于熱備用狀態(tài)的輔助給水泵立即啟動向蒸汽發(fā)生器二次側(cè)提供給水。為了滿足單一故障原則和多樣性原則，一般并列采用兩種泵。輔助給水泵一般為多級臥式離心泵，分為汽動和電動兩種。兩臺電動輔助給水泵由應(yīng)急電源供電，每臺提供50%額定流量。另一臺為汽動，提供100%額定流量。汽機是單級沖動式汽輪機，由主蒸汽管道上主隔離閥前3個分管供汽，只要其中一個供汽就能滿足供汽量。現(xiàn)新建的二代核電站中采用2臺50%額定流量聯(lián)體式單級臥式汽動輔助給水泵。十一、核級閥門閥門作為一種通用機械設(shè)備，在核電站系統(tǒng)中大量使用，而且種類繁多、數(shù)量龐大、功能各異。例如在秦山二期265MW核電站中，核級閥門（不包括風(fēng)閥）就有3500臺左右，其中核1級閥門約150臺左右。按閥門結(jié)構(gòu)劃分，主要有截止閥、隔膜閥、閘閥、蝶閥、球閥、止回閥、彈簧式安全閥、先導(dǎo)式安全閥等。核級閥門的閥體一般不允許采用焊接結(jié)構(gòu)的閥體，因此核級閥門本身需要焊接的地方不多，除了主要鑄鍛件的補焊外，主要是硬密封閥門的密封面上堆焊硬質(zhì)合金等材料，以提高核電閥門密封面耐磨和耐蝕性能。目前較為常見的閥門密封面堆焊方法有氣焊堆焊、焊條電弧堆焊、鎢極氬弧堆焊和等離子弧堆焊等方法。由于核級閥門與管道的連接基本是采用焊接連接的方式，因此閥門在現(xiàn)場安裝中的焊接質(zhì)量尤為重要。下面把閥門在安裝現(xiàn)場焊接中的注意事項作一下簡單介紹。球閥內(nèi)部有聚四氟乙烯密封墊，不能承受高溫，因此閥門與管子焊接前，要在距閥門中心一定距離處（在焊縫靠閥門一側(cè)）貼上溫度顯示標(biāo)簽（88－～127℃）。該標(biāo)簽將隨溫度的升高由白色變成黑色。焊工焊接時盡可能采用小的電流，分段焊接。若溫度標(biāo)簽顯示溫度上升至110℃時，應(yīng)立即停止焊接，當(dāng)焊縫冷卻后再分段焊接。隔膜閥內(nèi)部由橡膠密封墊，焊接時不能受熱。因此焊接時一定要拆下閥頭，待閥體與管道焊接后再裝上閥頭。SRG閥密封焊時應(yīng)盡可能使用小的電流。焊接時必須加絲，焊接電流一般在50－60A，且熔敷金屬不能溢出邊緣。焊接前，一定要明白閥門是否必須在打開或關(guān)閉狀態(tài)下焊接。焊接時，要保證焊接電流不能通過閥體，因此絕不允許地線夾在閥門的任何位置。如圖210所示。圖132 閥門焊接接線方法圖210 閥門安裝焊接的接地十二、核級熱交換器壓水堆核電站一回路輔助系統(tǒng)采用了大量核3級的熱交換器，且種類繁多，基本為管殼式的和管板式。其中核2級的主要有余熱排出熱交換器、安全殼噴淋熱交換器、化容熱交換器，核3級的主要有再生熱交換器、下泄熱交換器、設(shè)冷水熱交換器等等。（一）余熱排出熱交換器余熱排出熱交換器為立式U型管殼式熱交換器。U型管束焊接在管板上，管板被夾在殼體和流道封頭法蘭之間。流道封頭內(nèi)有隔板將進出口流體分開（如圖2－11）。冷卻劑從U型管內(nèi)流過，設(shè)備冷卻水從殼體流過。圖211 余熱排出熱交換器 （二）再生熱交換器該熱交換器是以管內(nèi)的上充流為冷源進行熱量回收，完成下泄流降壓前首次冷卻降溫。以大亞灣運行參數(shù)為例，穩(wěn)態(tài)正常運行時，292℃冷卻劑從一條環(huán)路的冷段引出，經(jīng)兩個氣動隔離閥進入再生熱交換器殼側(cè)，被管側(cè)上充流冷卻。下泄流正常流量為～ m3/h，溫度由～292℃降至～140℃。由再生熱交換器引出的下泄流經(jīng)三組并聯(lián)的下泄孔板減壓（正常時一組運行）。然后流出反應(yīng)堆廠房（安全殼），進入設(shè)在核輔助廠房內(nèi)的下泄熱交換器管側(cè)，被殼側(cè)RRI系統(tǒng)設(shè)備冷卻水冷卻，下泄流冷卻劑溫度由～140℃降至～46℃。 再生熱交換器一般采用臥式U型管殼結(jié)構(gòu)，筒體、封頭以及換熱管材料均為不銹鋼。（三）板式換熱器
板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊、單位體積設(shè)備提供的傳熱面積大；總傳熱系數(shù)值高，檢修和清洗都較方便。圖2－12所示為大亞灣核電站核島設(shè)備冷卻水系統(tǒng)采用的板式換熱器結(jié)構(gòu)圖。主要由一組長方形的