AP 1000(第三代核电技术)余热排出泵的研制关键.pdf

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1、·8·小番柱采2012年第4期AP1000(第三代核电技术)余热排出泵的研制关键周红康清权李旭斌(湖南湘电长沙水泵有限公司，长沙；410205)摘要：本文简要介绍AP1000第三代核电技术余热排出泵的功能和泵的基本结构、泵研制过程中的关键项目；侧重阐述研制中的技术要点、泵组在瞬态压力变化时的最大轴向力计算及试验结果分析。泵样机通过各专项特殊试验后，证实均满足技术任务书的要求，通过了国家级鉴定。关键词：核电厂用泵AP1000第三代核电技术余热排出泵研制技术关键条件下通过阀门联通相关的管路，执行相关的功1

2、引言能。余热排出泵的主要功能如下：RNS系统正常余热排出泵是AP1000核电厂辅(1)在停堆运行时提供反应堆冷却剂的余热助厂房内正常余热排出系统(RNS)的主要设备之排出，通过泵和热交换器带走反应堆冷却剂系统一，是除反应堆冷却剂泵(主泵)外的唯一核级的热量；泵。按AP1000系统设备分级：余热排出泵为安全(2)在自动卸压系统(ADS)启动后，从乏燃3级、抗震I类，按AP1000设备分级为C级。至料冷却系统(svs)装料池向反应堆冷却剂系统目前为止，我国研制的CPR1000第二代核电技术(RCS)提供低

3、压补水；中余热排出泵为卧式结构，而AP1000第三代核电(3)在需要时，提供安全壳内置换料水箱的技术机组中余热排出泵为立式结构。我国在建的余热排出；世界首批AP1000机组(浙江)三门核电、(山(4)事故后向反应堆冷却剂系统(RCS)提供东)海阳核电一期中余热排出泵均为进口国外产长期的补水通道。品，为推进该产品的国产化，我公司与上海核工院联合研制了国内首台AP1000余热排出泵样机。3余热排出泵的主要设计要求2余热排出泵的主要功能余热排出泵主要设计要求：安全等级：3级；AP1000机组余热排出泵进口分

4、别与反应堆冷抗震等级：I类；设计压力：6．21MPa(g)9·执行却剂系统(简称RCS)、内置换料水箱、乏燃料规范：ASMEBPVCND；设计温度：215．6℃。池、装料池、安全壳地坑管路联通。在不同工况泵设计应满足以下瞬态要求：即在电厂冷却表1性能参数表扬程日：m)必需汽蚀余量NPSHr(m)序号工况流量Q(m)最小最大要求l关闭点Ol14．3128．0，2最小流量点68．1l14．3128．0≤1．923设计流量364．1103．6l15．8≤2．654最大流量525．881．491．1≤3．96

5、2012年第4期小番柱不·9·阶段，介质温度从l77—10℃阶跃变化；进口压力电机从3．792一O．069MPa阶跃变化；以及电厂升温阶段(10177c【=)以28~C／h速率升温，进口压力(O．O69—3．792MPa)8h内阶跃变化等要求。设计性能参数满足表1要求。器部件4余热排出泵的结构泵盖如图1所示泵系立式单级单吸离心泵，沿轴向向上吸人，水平径向吐出。电机通过刚性中间联轴器与泵直联。轴封采用集装式机械密封。泵体采用环形压水室，在进口端设置有防止液流预旋的分水肋，泵体蜗室最下端设有放水装置。泵泵

6、体的水力部件由一个单级单吸离心式叶轮、一个径向导叶及泵体的蜗壳部分等组成。图1余热排出泵剖视立体图我们采用了ANSYS分析软件，导人热分析的各种5研制中的关键项目载荷包括各节点温度、内压、接管载荷、泵运行时产生的力、泵螺栓预紧力等，对承压件的热应根据AP1000余热排出泵的功能和设计要求，力、支承件的热应力、密封环与叶轮处的间隙、我们确定了如下的研制关键项目。导轴承与轴套的间隙、泵盖与泵壳间的泄漏、泵壳的疲劳寿命等进行了详细的分析。热应力分析5．1高汽蚀性能泵水力模型的研制的数据结果与各零件的许用应力

7、进行比较，各零在换料运行期间，余热排出泵需在冷却剂管件的热应力值均控制在许用应力值范围之内，运道半充水情况下运行，从堆芯和一回路冷却剂中动部件问的间隙均在允许范围内，这样不会引起转移出热量；且泵在5％含气运行工况下，扬程有动静部件之间的摩擦，从而保证了泵在各个设计所降低时能运行，在恢复正常额定工况时，扬程瞬态过程中的运行以及承压边界的安全。能恢复正常。这就对泵的抗汽蚀性能提出了高要求，故需研制具有高汽蚀性能的水力模型以满足5．3抗震分析上述工况。我们在研制泵水力模型时考虑将叶轮余热排出泵抗震等级为I类

8、，要求在SSE地进口尺寸加大和将叶片进口形状优化的措施来改震下能保持其结构完整性。为计算方便和结果保善其汽蚀性能；水力模型经过汽蚀试验验证和含守起见，我们采用包络法即采用A、B、C、D级气工况考验，均满足表1中提出的要求。工况的载荷组合，用A级工况许用应力进行评定。如果这种情况下的应力限值得到满足，则设计和5．2热应力分析A、B、C、D级工况均可满足。抗震分析时采用等泵在60年设计寿命周期内各个设计瞬态过程效静力方法，在分析模型上加上设计压力、泵运中(特