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摘要：RSR750型反应堆冷却剂泵设置了氮气密封，即上部停机密封，其主要作用是反应堆冷却机泵停机状态或事故工况下，三级密封失效，防止冷却剂泄漏，氮气密封安装于第三级密封的上方，是通过充氮气运行的弹性密封。此结构设计属于设计改进，其存在有利有弊，文章就氮气密封结构及利弊进行分析
关键词：反应堆冷却剂泵氮气密封；结构；作用；利弊分析
1.结构概述
1.1设备主要组成，及性能参数
RSR750型反应堆冷却剂泵设置了氮气密封，其结构形式设计简单，可靠性较高。与三级及密密封压盖集成在一起，安装于密封室的上方，联轴器的下方。其主要部件包括：密封室、活塞、密封橡胶圈、两个测量位置指示器（SM01\SM02）20颗弹簧、及相应的配套装置（氮气源、阀门、控制系统）等组成。
1.2工作原理
氮气密封活塞与泵轴之间设计成楔性结构，自下至上间隙逐渐变小，密封室通入氮气后，由于压力的作用，活塞向上移动，间隙逐渐变小，最终通过密封橡胶圈与泵轴的紧密接触实现密封的作用。当密封室泄压后，氮气压力逐渐减小，由于上部弹簧的反作用，活塞向下移动，密封橡胶圈与轴之间形成间隙，并且间隙逐渐变大，解除密封。氮气密封设置两个测量位置指示器（SM01\SM02），一旦氮气密封移动，活塞触发测量位置指示器，发出开关信号，主控接收开关信号，确认氮气密封状态。
1.3氮气密封逻辑控制
氮气密封的主要作用是反应堆冷却机泵停机状态或事故工况下，三级密封失效，防止冷却剂泄漏最后一道屏障。其投用必须在反应堆冷却机泵停机状态下，故引用零转速信号作为氮气密封投用逻辑信号，氮气进气管线设置电磁阀及逆止阀，氮气出口管线设置电动阀，当反应堆冷却机泵停泵后，零转速信号触发氮气出口管线电动阀关闭，氮气出口管线电动阀完全关闭信号触发氮气进气管线设置电磁阀开启，氮气充满密封腔，氮气压力0.7MPA，在较短时间内促使活塞移动，实现密封。当反应堆冷却机泵启动前，需解除氮气密封，首先关闭氮气进气管线电磁阀，再开启氮气出口管线电动阀，实现密封腔泄压，解除氮气密封。氮气密封是否投用由两个测量位置指示器（SM01\SM02）进行识别，当反应堆冷却机泵运行状态下，一旦两个测量位置指示器其中一个收到氮气密封动作信号，为保护反应堆冷却机泵，将触发反应堆冷却机泵停泵。
2.氮气密封的利弊分析
在新一代的反应堆冷却机泵设计中，均采用了氮气密封的设计，包括福清核电、方家山核电、昌江核电等，这是一种先进的理念，出于核安全的需要，可以在三级密封失效情况下，防止冷却剂泄漏。但其弊端也显而易见，设备及保护的增加，势必伴随着风险的增加，一旦氮气密封在反应堆冷却机泵运行工况下勿动或误信号，会直接导致反应堆冷却机泵停泵，从而导致停机停堆。
2.1优点：
增加一层额外的保护。反应堆冷却机泵正常运行情况下，氮气密封不起作用，必须在停泵零转速是才能投用，反应堆冷却机泵在停运工况下，氮气密封也是不起作用的，反应堆冷却机泵机械密封的三级密封结构可以保证冷却剂不会外漏，但一旦三级密封失效，及时的投用氮气密封，可以防止冷却剂泄漏。从核安全角度，增加了一道屏障，有利于核安全的控制。同时氮气密封结构设计简单，简单的机械结构确保了其可靠性较强。
2.2弊端：
勿动或误信号可能导致反应堆冷却机泵停泵，从而导致停机停堆，氮气密封动作来自于零转速信号，一旦零转速信号不准确，反应堆冷却机泵还在转动时，触发氮气密封投用，可直接导致反应堆冷却机泵停泵，在厂家对反应堆冷却机泵进行试验时曾出现零转速信号误发，导致在反应堆冷却机泵运行状态下氮气密封投运；此种情况还会导致氮气密封面损伤，磨损的杂质掉落致三级密封中，密封机构无法正常回座，从而影响三级密封的异常泄漏；氮气密封检修比较麻烦，安装于反应堆冷却机泵联轴器的下方，第三级密封的上方，与第三级密封及密封压盖集成在一起，一旦出现故障，解体检查比较麻烦，需要拆除联轴器，与第三级密封一起拆除方可检修；需要引入一套辅助装置（氮气管线相关阀门等控制系统），设备的增加带来了可靠性风险的增加。
3.考虑的解决办法
3.1氮气排气管线问题，原氮气排气管线设计是单台机组的两条反应堆冷却机泵氮气排气管线连接到一起后排放到RPE系统，在调试阶段，曾出现了停运一台反应堆冷却机泵时，投运氮气密封窜气致使另一台反应堆冷却机泵氮气密封动作，从而致使另一台反应堆冷却机泵停泵。解决办法，对氮气排气管线进行技改，分别对空排放，相互不影响，修改后，解决了两台反应堆冷却机泵通用氮气密封相互干扰的问题。
3.2零转速信号误发导致反应堆冷却机泵停泵，在厂家对反应堆冷却机泵进行试验时曾出现零转速信号误发，导致在反应堆冷却机泵运行状态下氮气密封投运。在此后进行长期观察，再未出现过此问题，考虑修改氮气密封限位逻辑，将零转速触发氮气密封投用信号修改为反应堆冷却机泵停运信号加延时投运。此方式与厂家及设计院沟通后，仍存在分歧，暂没有实施。
3.3氮气进气管线增加节流孔板，氮气管线的结构设计可能导致在电动阀，电磁阀动作过程中，进气量大于排气量，从而导致氮气密封误动。需要进行技改，氮气进气管线增加节流孔板。
4.思考与总结
综上述，氮气密封是一种先进理念，其存在是必要的，其弊端是辅助装置的设计不合理及辅助设备的不可靠造成的，可以通过修改辅助装置的设计及增加设备的可靠性来实现，而不应该考虑取消该装置的投用或修改其必要的逻辑。
参考文献
[1]CCNB-006654-CANH LOT100D RCP MOTOR EOMM
[2]0738XS-420800-GGl（y）反应堆冷却剂泵技术规格书
[3]反应堆冷却剂泵电机采购技术规格书201001761
论文作者:胡阳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/28
标签：氮气论文; 反应堆论文; 冷却剂论文; 管线论文; 信号论文; 转速论文; 指示器论文; 《建筑学研究前沿》2017年第20期论文;