（中核集团三门核电有限公司 浙江台州市三门县 317112)
摘要：三门核电一期工程主泵为屏蔽式主泵。屏蔽式主泵作为反应堆主冷却剂泵首次运用于AP1000核电机组，其独特的设计在调试过程中会面临许多新问题。本文对主泵在调试期间面临的调试风险进行分析和经验反馈，为后续主泵的调试提供参考和借鉴。
关键词：屏蔽泵；调试；风险分析
1.前言
反应堆冷却剂泵（RCP）是核电站反应堆冷却剂系统（RCS）的“心脏”，主要功能是驱动冷却剂循环流动实现一回路向二回路的传热。本文对主泵调试过程中出现的问题或者风险进行了探讨和经验反馈。
2.主泵结构介绍
AP1000主泵为单级、全密封和高转动惯量的屏蔽式离心泵。如图所示，主泵的水力部件直接安装在电机上。主泵的整个转子组件由位于电机两端的径向轴承和下部的双向推力轴承支承。承压壳体（主要包括泵壳、定子壳体和定子端盖等部件）承受RCS的全部压力。电机的定子和转子外部分别包覆一层屏蔽套，避免了定子绕组和转子与主冷却剂直接接触。主泵底部飞轮下方的泵轴上设有辅助叶轮，驱动冷却剂向上流经电机腔室，即定子和转子屏蔽套之间的夹腔，冷却剂带出转子和定子的热量后，继续向上流经径向轴承和上部飞轮，再流至外部热交换器后由设备冷却水系统（CCS）进行冷却，再通向辅助叶轮，以此循环。另外，设备冷却水从定子冷却夹套内流过，带出电机定子绕组发出的热量。
3.主泵调试风险分析
1233.1冲洗对主泵的风险及分析
在系统的冲洗过程中，系统内的冲洗水是可能含有某些杂质，为防止冲洗水进入泵壳区域，需要对主泵入口用专用设备进行封堵，主泵出口（即冷段入口）采用临时封堵。在主泵热屏最大内径为225.9mm，而在此处轴最小的外径为223.4mm，所以会存在大约为2.5mm的空间，若冲洗水中存在较硬杂质颗粒进入到主泵轴承冷却回路中，主泵轴承冷却回路中的杂质可能会随着主泵冷却水循环堵塞或者沉积到冷却回路某个位置，影响主泵轴承回路冷却。若杂质未沉积而是随着主泵冷却水在主泵轴承冷却回路以及主泵外置热交换器内部的传热管进行循环，可能会损伤定子、转子屏蔽套和外置热交换器传热管。
在系统的冲洗过程前建议采取如下措施对主泵进行保护：
●主泵出口采用临时封堵，防止细小颗粒通过泵壳以及主泵迷宫式密封进入到轴承冷却回路。
●主泵泵体首先充水，形成水封，防止杂质轻易进入轴承回路。
3.2主泵定子屏蔽套损坏风险
主泵定子屏蔽套外压不能高于内压6.894kPa。在主泵定子氮气回填阶段，设计上采用氮气瓶通过一个调压阀对主泵定子腔室进行回填氮气操作。尽管每条充氮管线上均设置了调压阀和安全阀，但要通过直径为0.9cm的管道实现可控泄压风险也很大。
主泵定子腔室氮气回填风险分析如下：
●氮气瓶供气压力：15MPa
●RCP定子腔室容积：0.283 m3
●氮气回填流量：0.283 m3/min
●调压阀出口压力：0~0.0344MPa
●实际需要调压压力：0.0138~0.0207MPa
●安全阀整定值：0.0207MPa
●安全阀整定值偏差：0.014MPa
●安全阀超压后排放流量：0.283 m3/min
理论上，上述方案的系统工艺设计和设备参数可实现主泵氮气回填。实际上市场不能提供设计功能相匹配的调压阀，不能满足系统调压要求，要么能调压流量太小不满足现场进度要求，要么流量满足不能满足调压要求。
根据首台机组主泵调试经验，目前市场能投提供的减压阀不能满足设计要求，现场进行了如下修改：在标准氮气瓶接入系统前增加一个缓冲罐，先对缓冲罐进行充气到0.2Mpa，然后通过缓冲罐再给屏蔽泵定子腔室充气，这样避免了调压阀失效导致屏蔽套外侧压力瞬间升高导致其损坏的风险。
3.3主泵跳泵风险
主泵启动之前，通过讨论和模拟机演练，选定了主泵启动之前系统初始压力2.2MPa，之后对水实体压力控制阀（CVS-V047）PID进行了调节，提高了这个阀门的响应速度和稳压能力。主泵单独启动到425rpm时，一回路压力稍有降低，存在约0.04MPa的压力瞬态，之后CVS-V047很快将压力恢复和稳定。4台主泵在第一次联合升速到900rpm时，由于系统含有大量气体，压力稳步下降，主泵转速达到900rpm几秒后，系统压力降低到保护设定值，出现了主泵保护停泵的情况。根据系统情况讨论分析，采取了改进措施，一是略微提高一回路初始压力；二是增加上充下泄流量，以提高压力瞬态期间CVS响应能力；三是当主泵转速到达900rpm后，立即停泵降压排气。4台主泵在第二次联合升速到900rpm点动排气过程中，RCS压力很平稳，得益于系统气体变少和上述措施，通过以上措施在后续启动过程中均有效避免了主泵因为系统气体多，导致系统压力降低停泵，对后续进度提供了良好实践。
3.4主泵振动问题
根据主泵技术手册，要求主泵振动报警包含3秒延时，并且振动监测需过滤掉10Hz以下的振动信号，但三门1号机组主泵启动之前发现现场软件配置中主泵振动报警并没有3秒延时，振动监测带通频率是6Hz～1500Hz，没有对10Hz以下低频信号进行过滤，发现这些问题后现场通过临时变更的方式进行了现场变更，以支持主泵启动。振动监测作为主泵启动重要的支持系统，需要仔细审查现场配置是否满足主泵启动需求，并且使系统在主泵启动之前完全可用。
4.结束语
主泵作为电厂一项关键设备，要求技术人员充分掌握和消化上游设计文件，编写完善的规程指导实际操作，加强调试执行人员的技能培训，提高调试人员的综合素质，制定有效的管理程序以及预防措施保障主泵调试顺利。
参考文献：
[1]AP1000反应堆冷却剂泵 国外核动力，黄成铭译自美国西屋公司AP1000资料 ，2005
论文作者:王子虎
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/12
标签：定子论文; 冷却剂论文; 回路论文; 压力论文; 氮气论文; 系统论文; 屏蔽论文; 《电力设备》2017年第22期论文;