壓水堆核電站循環(huán)水泵選型分析

裝備應用與研究◆Zhuangbeiyingyong yu Yanjiu壓水堆核電站循環(huán)水泵選型分析張建兵范明波陳文剛(山東電力工程咨詢(xún)院有限公司，山東濟南250100)摘要;介紹了循環(huán)水泵的型式和特點(diǎn)，比較了循環(huán)水泵的種類(lèi)、性能結構方案選擇等,進(jìn)而給出了1000 MWe壓水堆核電廠(chǎng)采用金屬混流泵或混凝土蝸殼泵的推薦方案配置,并分析了各方案的優(yōu)缺點(diǎn),最終得出推薦方案。關(guān)鍵詞:循環(huán)水系統;金屬混流泵;混凝土蝸殼泵;流量;揚程0引言曲線(xiàn)).流量與功率(Q-N曲線(xiàn))的變化曲線(xiàn)與離心泵相似。在循環(huán)水系統的主要功能是利用海水對二回路的設備進(jìn)行實(shí)際工程應用中，啟動(dòng)時(shí)可先關(guān)閉閥門(mén)，這時(shí)功率最小，電機-冷卻。循環(huán)水泵作為循環(huán)水系統的重要設備,主要功能是向冷般不會(huì )被燒毀。離心泵較混流泵有較好的抗汽蝕性能，但不能調葉片;混凝器提供冷卻水,使汽輪機的排汽在凝汽器中不斷凝結。目前流泵(或軸流泵)可調葉片,但抗汽蝕性能稍差。由于抗汽蝕材我國的核電站都是濱海核電站,均利用海水作為冷卻水,循環(huán)料的發(fā)展及I藝的提高,在實(shí)際工程應用中，選用混流泵較多。水系統的總流量很大,故循環(huán)水泵的選型和配置方案是否合理將直接影響整個(gè)機組的經(jīng)濟性和安全性。2混凝土蝸殼泵和金屬混流泵特點(diǎn)比較1循環(huán)水泵型式及特 點(diǎn)目前全球大功率核電站的循環(huán)水總流量較大,一般應用的水泵的種類(lèi)很多,按工作原理主要可分為葉片式、容積式循環(huán)水泵有金屬混流泵(立式)和混凝土蝸殼泵2種。金屬混流和其他。葉片式水泵的工作原理是通過(guò)葉片的高速旋轉而完泵在美國、日本、韓國等國使用較多,混凝土蝸殼泵在歐洲和我國成對液體的壓送。離心泵、軸流泵和混流泵等屬于此類(lèi)。葉片的部分核電站使用較多。這2種泵在防腐性能、土建結構、流道式水泵的葉輪人流方向都為軸向,葉輪出流方向有軸向、徑向形式、軸向受力等方面存在很大差異，下面簡(jiǎn)要進(jìn)行介紹。等方向。離心泵沿徑向流出葉輪;軸流泵沿軸向流出葉輪;混2.1混凝土蝸殼泵特點(diǎn)大體積混凝土蝸殼泵首先在I廠(chǎng)內分段預制，然后到現場(chǎng)流泵介于前兩者之間,沿著(zhù)斜向流出葉輪。由于葉片式水泵效組裝,這樣為現場(chǎng)施工節約了時(shí)間和成本，還改善了泵的噪聲率高.流量大揚程范圍寬,故電站循環(huán)水系統-般選用葉片式和振動(dòng)水平。進(jìn)水流道是施I現場(chǎng)混凝土制成，且長(cháng)度較金屬水泵。循環(huán)水泵選擇的主要依據是所需電廠(chǎng)冷卻水的總量、揚管短,這樣整體結構緊湊,占地面積減少,相比金屬外接管,混程以及四季不同工況下都能工作在高效區。選泵的原則是在凝土成本較低,土建施工工程量、土方量減少,減短了施工工滿(mǎn)足夏季工況的條件下,考慮其他季節的工況，并盡量減小電期,降低了建設成本。由于采用混凝土施工，流道的耐侵蝕和機的功率,盡量減少建設投資和運行成本。通過(guò)對所需冷卻水防腐性能較金屬管道更強。另外,由于工廠(chǎng)預制部分較多,混總量、揚程進(jìn)行合理計算后，合理分配每臺水泵的流量和對應凝土蝸殼泵設備廠(chǎng)家與現場(chǎng)施工單位之間的接口明顯減少。電機的功率。離心泵、軸流泵和混流泵的適用范圍如圖1循環(huán)水流量較大的核電站使用混凝土蝸殼泵顯著(zhù)降低了所示。.泵的噪聲和振動(dòng)水平,提高了流道的耐侵蝕性和抗腐蝕性，減H容積泵少了運行期的維護工作量,降低了建設期和運行期成本。2.2金屬混流泵特點(diǎn)離心梨在選定混流泵作為循環(huán)水泵后，首先需明確分配每臺水泵的流量、揚程.功率等主要技術(shù)參數,同時(shí)需保證各季節的工況混流泵,都在高效段內。目前國內大型水泵制造廠(chǎng)的該系列水泵高效)軸流泵區--般可達到90%,較大的制造廠(chǎng)甚至能達到93%~94%.混流泵按其結構形式可分為轉子可抽式和不可抽式2種。當循環(huán)水泵的出口直徑小于1 m時(shí),泵的轉子一般不可抽,泵的圖1水泵型譜圖軸向推力由泵的本體推力軸承承擔,一般水泵在基礎面上出- 般電廠(chǎng)循環(huán)水系統流量較大，揚程較低。如: 600 MWe水,泵與電機則采用柔性連接;當水泵的出口直徑大于1 m時(shí)，機組循環(huán)水量在25 m'/s 以上,1 000 MWe機組循環(huán)水量在其轉子--般為可抽式，泵的軸向推力由電機止推軸承承擔,水65 m2/s左右,揚程通常為12~20 m。百萬(wàn)機組核電站需要冷泵多為基礎面下出水形式,泵與電機采用剛性連接。卻水總量大揚程低,故其選擇循環(huán)水泵時(shí)通常采用低速離心濱海核電站所用立式混流泵對葉片、轉輪、管道等材質(zhì)要泵或混流泵。求較高,儒采用防電化學(xué)腐蝕及犧牲陽(yáng)極等保護方法。目前國混流泵外形、結構都介于離心泵和軸流泵之間，使用中性?xún)却笮退弥浦袊夯し栏?。能曲線(xiàn)的形狀也是介于軸流泵和離心泵之間。與軸流泵相比，3核電廠(chǎng)循MHCNMH G揚程高但流量小;與離心泵相比,流量大而揚程低。由水泵的性能曲線(xiàn)圖可看出,對于揚程大的混流泵,其流量與揚程(Q-H以國內某百萬(wàn)電站為例,分別給出使用混凝土蝸殼泵和金5Zhuangbeiyingyong y Yanjiu◆裝備應用與研究屬混流泵的配置方案(以夏季為例,春秋、冬三季運行參數較4 混凝土蝸殼泵方案.金屬混流泵方案優(yōu)缺點(diǎn)低)。循環(huán)水系統參數:每臺機組的循環(huán)水總流量約為62 m/s,4.1 混凝土蝸殼泵方案優(yōu)缺點(diǎn)揚程為12. 5 m。采用混凝士蝸殼泵的一機丙泵方案系統簡(jiǎn)單、成熟可靠、3.1 混凝土蝸殼泵方案現階段,根據制造廠(chǎng)技術(shù)的發(fā)展及應用情況，混凝土蝸殼無(wú)多余的閥門(mén)和管道,且混凝土蝸殼泵水力性能好.防腐性強，泵(單臺)流量可達到32 m'/s以上,揚程可達到17 m以上,使國內大型火電和核電都有成熟的應用業(yè)績(jì)。但土建與機電接用-機兩泵配置可完全滿(mǎn)足目前百萬(wàn)機組的總流量和揚程要口多,施工周期長(cháng);管路為無(wú)閥系統,不利于抑制水錘。求?？紤]到一機兩泵配置無(wú)需設置閥I]管道，供水系統簡(jiǎn)單可.2 金屬混流泵方案優(yōu)缺點(diǎn)靠,占用廠(chǎng)房面積較小，土建成本較低，且在國內有成熟的設采用金屬混流泵-機三泵配置，水泵流量較小，電機功率小，設備國產(chǎn)化率高;水泵臺數多，調度靈活;土建結構簡(jiǎn)單,機計制造、施工、安裝業(yè)績(jì),故推薦使用一機兩泵配置。電與土建接口少，安裝簡(jiǎn)單;管路設置有控制閥、調節閥,可控3.2金屬 混流泵方案如使用該方案,可選擇-機兩泵、一 機三泵.- 機四泵3種制閥門(mén)啟閉時(shí)間,控制水錘壓力。但設備金屬部件多,防腐性配置方式。其中，一機兩泵配置中每臺水泵的要求為:流量能差,后期維護工作量大;水泵臺數多,占地面積大;管路中設31 m'/s,揚程12.5 m。此方案單臺水泵流量較大,重量、體積置有閥門(mén),增加了故障率。均較大,水泵軸推力也較大,雙基礎布置,國內無(wú)類(lèi)似參數的水5 結語(yǔ)泵供給。一機四泵配置中每臺水泵的要求為:流量15. 5 m'/s, .通過(guò)上面的分析,循環(huán)系統的水泵配置可采用金屬混流泵揚程12.5 m。此方案單臺水泵流量較小,重量、體積均較小,水-機三泵方案和混凝士蝸殼泵一機兩泵方案?；炷廖仛け帽幂S推力也較小，可采用一個(gè)基礎布置,但該配置需廠(chǎng)房面積方案占地面積較小,系統簡(jiǎn)單,抗腐性強,故在百萬(wàn)機組電廠(chǎng)推較大，土建成本增加。-機三泵配置中每臺水泵的要求為:流薦使用該方案。9量20.7 m'/s,揚程12. 5 m。3個(gè)方案相比,此方案單臺水泵流量適中,重量、體積均適中,水泵軸推力也適中,也需采用雙基[參考文獻]礎布置,國內類(lèi)似參數的水泵生產(chǎn)制造比較成熟。綜合考慮以[1]劉家春.水泵運行原理與泵站管理[M].北京:中國水利水電出上因素,如使用金屬混流泵方案,推薦使用一機三泵配置。版社,2009金屬混流泵- - 般有臥式泵和立式泵。通常臥式泵安裝在[2]陳匯龍.水泵原理、運行維護與泵站管理[M].北京:化學(xué)工業(yè)最高水位下,安裝維護容易，泵房高度小,但占地面積大,泵室出版社，2004需設計成干室,通風(fēng)散熱條件差,還要考慮防潮.防洪等因素。[3]李亞峰.水泵及泵站設計計算[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，立式泵的葉輪-般布置在最低水位以下,電機布置在最高水位2007以上,通風(fēng)條件好,土建安裝復雜,維護工作量大,但占地面積小。由于核電站布置結構緊湊,應盡量減少循環(huán)水泵泵房占地收稿日期:2013-02 18面積和進(jìn)水流道占用面積，因此一般大型核電站通常采用立作者簡(jiǎn)介:張建兵(1979- ), 男,山西人,碩士研究生,工程師，式泵。主要從事核電項目管理方面的工作。(上接第55頁(yè))真空度嚴重下降,顏色就會(huì )變暗,且電流的弧光成為暗紅色。路的有效維護,有效遏制電力系統運行故障,進(jìn)而保證電力系2.2.2檢測觸頭運行狀況統的健康運行。因此,工作人員一定要結合以往的工作經(jīng)驗，220kV真空斷路器的觸頭在使用過(guò)程中普遍會(huì )出現磨損認真做好220kV真空斷路器的安裝及調試工作,以保證真空問(wèn)題，或者超出標準的行程,進(jìn)而影響到觸頭的正常工作。因斷路器的持續良好運作。?此,管理人員還必須在真空斷路器投人使用后,定期檢驗觸頭狀況。其檢驗工作可以通過(guò)以下方法來(lái)開(kāi)展:(1)在安裝真空斷路器或者是開(kāi)展定期檢修時(shí)，管理人員.[1]孫立軍.淺談?wù)婵諗嗦菲靼惭b調試與檢修技術(shù)[J].科技風(fēng)，應認真仔細地按照規范要求對觸頭彈簧片進(jìn)行檢驗，查看其是2009(13)否存在變形或者損傷的問(wèn)題，同時(shí),要仔細測量觸頭的超行程[2]謝勝利,孔祥華.10kV真空斷路器的安裝調試與維護[J].科狀況,對存在的問(wèn)題及時(shí)解決。技資訊,2010(21)(2)觸頭磨損發(fā)生于電流的多次開(kāi)斷之后,而磨損一旦出[3]關(guān)余平.分析220 kV真空斷路器的安裝與調試[J].價(jià)值工程，現,其行程也會(huì )逐漸增加,所以.檢驗人員必須在開(kāi)始安裝之前[4]李建強. ZW10-12真空斷路器安裝檢修試驗[J].經(jīng)營(yíng)管理者，2010(29)就對觸頭的磨損狀況進(jìn)行預防性試驗,以把握其預計磨損狀況,并在具體投人使用之后認真記錄磨損累積數值,在其磨損[5]趙凱勝.試論高壓真空斷路器的安裝測試及維護[J].科技創(chuàng )新2012(16)達到臨界值時(shí),定期對觸頭進(jìn)行更換,并及時(shí)做好對更換觸頭的重新記錄。導報,2012(中國煤化工3結語(yǔ)收稿日期:2MYHCNMH G .作者簡(jiǎn)介:王維莎(1985- -), 女，山東章丘人，助理工程師,研220 kV真空斷路器具有顯著(zhù)的技術(shù)優(yōu)勢,其能夠實(shí)現對線(xiàn)究方向 :220 kV變電站斷路器的安裝及調試。機電信息2013 年第12期總第366期57