【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 三個(gè)部分，即水力機(jī)械部分、軸密封組件部分和電動(dòng)機(jī)部分。1）水力機(jī)械部分，包括吸入口和出水口接管、泵殼、葉輪、擴(kuò)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(jí)部件。應(yīng)能承受設(shè)計(jì)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(qiáng)度。軸向進(jìn)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(gè)單級(jí)有7個(gè)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(jìn)入葉輪吸入口，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將冷卻劑經(jīng)擴(kuò)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(dòng)機(jī)相聯(lián)接，下端與葉輪固定聯(lián)接，中間設(shè)置有一個(gè)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(jìn)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(jī)組裝有雙向推力軸承和三個(gè)導(dǎo)向軸承。導(dǎo)向軸承兩個(gè)裝在電機(jī)上，為常規(guī)油潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承；第三個(gè)為泵軸承，是浸在水中的水潤(rùn)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(gè)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(gè)軸密封、主法蘭和密封罩等部件；通過(guò)連續(xù)的三級(jí)泄漏，將系統(tǒng)壓力過(guò)渡到大氣壓。 3）電動(dòng)機(jī)部分，包括電動(dòng)機(jī)、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(dòng)電動(dòng)機(jī)通常采用是空氣冷卻鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。采用開(kāi)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(tái)冷卻器，由RRI系統(tǒng)冷卻。電機(jī)設(shè)有電加熱器，在泵停運(yùn)時(shí)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(jī)，在泵軸與電機(jī)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(shí)，泵仍能繼續(xù)運(yùn)行十幾分鐘，以保證有足夠的堆芯冷卻，以及及時(shí)采取應(yīng)急措施，從而提高了全廠斷電時(shí)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(jí)部件。美國(guó)的AP600和AP1000堆型核電站采用的是每個(gè)環(huán)路并聯(lián)兩臺(tái)全密封的屏蔽離心泵，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的一臺(tái)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(guò)渡段。由于這種泵沒(méi)有軸封，不需要軸封水系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了化容系統(tǒng)，也不會(huì)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(gè)環(huán)路組成，每條環(huán)路包括一臺(tái)蒸汽發(fā)生器、一臺(tái)主泵和將這些設(shè)備與反應(yīng)堆壓力容器連接起來(lái)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(guò)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(guò)渡段。主管道3個(gè)管段的直徑略有差異，一般在700～800mm左右，壁厚80mm左右。每個(gè)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(guó)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(guò)渡段組件預(yù)制焊接、檢驗(yàn)和試驗(yàn)完成后再運(yùn)到核電站安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接。核電廠主管道屬于壁厚大口徑奧氏體不銹鋼，對(duì)焊接過(guò)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(shí)，用氬氣在外面和里面進(jìn)行保護(hù)。八、安全殼附件對(duì)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(gè)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(gè)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(jì)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(chǎng)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(jì)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(guò)螺柱焊與安全殼連接。（二）鋼制安全殼即將開(kāi)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(dòng)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(gè)安全殼容器由中間圓柱形筒體及上、下兩個(gè)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(jì)壓力：，板焊結(jié)構(gòu)，屬于ASME 標(biāo)準(zhǔn)第三卷NE分卷MC級(jí)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(gè)應(yīng)急用人員閘門，供工作人員在應(yīng)急情況通過(guò)更衣室廠房出入安全殼。專用通道可以對(duì)外部事件提供必要的防護(hù)。 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(dòng)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(jī)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(jì)專用的輔助工裝進(jìn)行組焊。設(shè)備閘門封頭與筒節(jié)法蘭在安全殼封頂前運(yùn)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(yùn)行時(shí)，它處于關(guān)閉狀態(tài)。設(shè)備閘門作為重型設(shè)備的進(jìn)出口，其外設(shè)有設(shè)備吊裝平臺(tái)，平臺(tái)上設(shè)有龍門吊車。重型設(shè)備由吊裝平臺(tái)吊車通過(guò)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(jī)械貫穿件和電氣貫穿件兩類。貫穿件是由一個(gè)穿過(guò)安全殼混凝土壁面并錨固在混凝土上的鋼套管及兩個(gè)接頭構(gòu)成（如圖2－9）。接頭保證了套管和穿過(guò)安全殼的管道（或電纜）間的密封連接。機(jī)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(jī)械載負(fù)的要求。 安全殼貫穿件分10個(gè)類型，有電纜貫穿件、管道貫穿件、核燃料運(yùn)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?dú)鈦?lái)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(jì)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(jí)容器壓水堆核電廠各系統(tǒng)中還用到很多核級(jí)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(dòng)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(jìn)入一回路冷段。 m3。正常運(yùn)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(shí)，根據(jù)安注信號(hào)打開(kāi)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?，F(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(gè)環(huán)路的冷管段上都接著一個(gè)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?dú)飧采w。中壓安注為非能動(dòng)安全系統(tǒng)，不用安注信號(hào)啟動(dòng)。當(dāng)RCP系統(tǒng)壓力降到安注箱內(nèi)壓力以下時(shí)，由氮?dú)鈱⒑鹚畨喝隦CP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(jí)泵泵在核電站的生產(chǎn)過(guò)程中，占有相當(dāng)重要的位置，也是應(yīng)用較多的機(jī)械設(shè)備之一。一般二代壓水堆核電廠中，除了核1級(jí)的主泵外，單堆核2級(jí)泵有7種14臺(tái)，分別是余熱排出泵2臺(tái)、上充泵/高壓安注泵3臺(tái)、低壓安注泵2臺(tái)、安全殼噴淋泵2臺(tái)、水壓試驗(yàn)泵1臺(tái)、電動(dòng)輔助給水泵2臺(tái)、汽動(dòng)輔助給水泵2臺(tái)。單堆核3級(jí)泵共9種19臺(tái)，分別是設(shè)備冷卻水泵4臺(tái)、重要廠用水泵4臺(tái)、硼酸輸送泵2臺(tái)、乏燃料水池冷卻泵2臺(tái)、冷凍水循環(huán)泵2臺(tái)、硼酸再循環(huán)泵2臺(tái)、前貯槽循環(huán)供料泵1臺(tái)、除氣塔疏水泵1臺(tái)、化學(xué)添加劑混合泵1臺(tái)。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(gè)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(bǔ)充水和主泵軸封水。在換料時(shí)，對(duì)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(shí)，安注信號(hào)發(fā)生，又作為高壓安注泵從換料水箱吸取含硼水通過(guò)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(tái)并聯(lián)的臥式多級(jí)離心式上充泵。離心式上充泵一般為小流量、高揚(yáng)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(shí)，一直處于熱備用狀態(tài)的輔助給水泵立即啟動(dòng)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(jí)臥式離心泵，分為汽動(dòng)和電動(dòng)兩種。兩臺(tái)電動(dòng)輔助給水泵由應(yīng)急電源供電，每臺(tái)提供50%額定流量。另一臺(tái)為汽動(dòng)，提供100%額定流量。汽機(jī)是單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)，由主蒸汽管道上主隔離閥前3個(gè)分管供汽，只要其中一個(gè)供汽就能滿足供汽量?，F(xiàn)新建的二代核電站中采用2臺(tái)50%額定流量聯(lián)體式單級(jí)臥式汽動(dòng)輔助給水泵。十一、核級(jí)閥門閥門作為一種通用機(jī)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(jí)閥門（不包括風(fēng)閥）就有3500臺(tái)左右，其中核1級(jí)閥門約150臺(tái)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(jí)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(jí)閥門本身需要焊接的地方不多，除了主要鑄鍛件的補(bǔ)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(jiàn)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(jí)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(chǎng)安裝中的焊接質(zhì)量尤為重要。下面把閥門在安裝現(xiàn)場(chǎng)焊接中的注意事項(xiàng)作一下簡(jiǎn)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(shí)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(shí)，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(shí)不能受熱。因此焊接時(shí)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(shí)應(yīng)盡可能使用小的電流。焊接時(shí)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(kāi)或關(guān)閉狀態(tài)下焊接。焊接時(shí)，要保證焊接電流不能通過(guò)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(jí)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(jí)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(jí)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(jí)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(jìn)出口流體分開(kāi)（如圖2－11）。冷卻劑從U型管內(nèi)流過(guò)，設(shè)備冷卻水從殼體流過(guò)。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(jìn)行熱量回收，完成下泄流降壓前首次冷卻降溫。以大亞灣運(yùn)行參數(shù)為例，穩(wěn)態(tài)正常運(yùn)行時(shí)，292℃冷卻劑從一條環(huán)路的冷段引出，經(jīng)兩個(gè)氣動(dòng)隔離閥進(jìn)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(shí)一組運(yùn)行）。然后流出反應(yīng)堆廠房（安全殼），進(jìn)入設(shè)在核輔助廠房?jī)?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(zhǎng)方形的