主泵

托克托发电有限责任公司五期机组为2X660MW超超临界直接空冷机组，每台机组设置1台100%BMCR容量的汽动给水泵。汽动给水泵前置泵与主泵同轴布置，由小汽机驱动。汽动给水泵轴端密封采用浮动环密封结构，汽动给水泵轴端密封水取自凝结水泵出口后母管，其作用一是确保汽泵密封水压力高于汽泵泵体内给水压力，二是汽泵密封水对轴端起到降温作用（凝结水温度≤75℃，汽泵内给水温度180℃）。汽泵密封水压力要求比汽泵入口压力高300kpa，不得低于250kpa（压差分别取自汽泵密封水供水调整门后密封水压力和汽动给水泵入口给水压力之差）。压差低于250kpa后可能导致密封水回水温度高高跳闸汽泵，给水中断，机组跳闸。目前高负荷运行工况时，汽前泵转速高，汽前泵出口压力达到3.0MPa，为维持除氧器水位，凝泵出口压力满足不了汽泵密封水的压力要求，密封水回水温度高，对机组安全运行构成威协；在低负荷运行时，为维持密封水压差，凝结水泵无法变频运行，影响机组经济性。同时汽泵密封水供水允许温度20-60℃，密封水回水温度80℃报警，90℃跳闸。在夏季时，我厂660MW直接空冷机组凝结水温度最高可达到75℃℃左右。因此，若想实现凝结水泵深度变频，确保机组安全稳定运行，现有汽泵密封水系统已无法保证。

当今世界，卧式离心泵在很多工业领域广泛应用，在换流站内换流阀冷却系统的主循环泵、喷淋泵大多采用此美水泵，这些设备的运行安全可靠与否直接关系到电网的安全稳定，所以，对主泵、喷淋泵的运行工况有一个清楚的掌握是十分必要的。 轴承作为水泵的关键部件，因长期处于高速旋转的运行状态，其故障磨损率非常高，故《超高压输电公司直流输电换流阀冷却系统检修工作标准（2016版）》要求每年均须对阀冷系统主泵、喷淋泵轴承进行检查，但由于缺乏简单高效的检查手段，所以只能利用停电检修机会对水泵进行解体检查，这种方式不但费时费力（据统计常规解体检查方法单台水泵因重量较大需要4-5人工作3-4小时才可完成而且每次解体都要将昂贵的机械密封报废（《超高压输电公司直流阀冷系统易损元件定期更换工作标准（2016版）》规定机械密封每次拆卸均需更换），所以传统的作业方式不但会造成大量人力物力的损失，还会造成材料成本无畏的浪费。 本职工创新项目研发的卧式高心泵轴承内疯仪，利用微型高清摄像头配台无线传输技术，可以在不解体水泵的条件下通过水泵上方狭小的注油孔直接采集轴承图像，准确判断轴承是否存在磨损、发热等常规缺陷，实现了简单、高效、直观的轴承检查，节省了大量人力和时间成本，也避免了材料费的无谓损失。

本项目围绕CCMS在CPR1000核电站的工程应用开展的一系列创新性研究，包括：事故后物理现象对LVSL测量影响分析，SOPCCMS闽值确定原则和分析方法；“强迫”不水位确定方法、缺省值实现方法、SOPLVSL使用简化方案、主泵自动停运系统、（CCMS装置简化等，填补了国内在此领域的空白。项目成果已应用于岭澳二期、辽宁红沿河、福建宁德、广东阳江、广西防城港等CPR1000核电厂，取得较大的安全效益、缘经济效益和社会效益。

本项目首次创新采用多喷嘴联合供油设计，即：沿推力瓦径向方向设置5个串联喷油喷嘴，同时向推力瓦提供润滑油，经主泵运行考核验证，10块主推力瓦表面温度分布呈现均匀分布。改进后每块推力瓦沿径向方向温度梯度约8.5℃。改进推力瓦入口预油膜建立设计，提高入口“贫油区”油膜建立可靠性。优化首次采用双顶轴油设计，提高反向推力瓦运行可靠性。优化改进推力瓦温度测量系统布置，建立“全面立体动态温度压力测量系统'。优化改进推力瓦支撑设计，行业内首次采用“弹簧板主动补偿式主瓦支撑结构'。目前华龙一号已被确定为国家战略“名片”，华龙一号主泵设计与制造更是主体工程能否顺利如期完成的重中之重，通过主泵轴承磨损问题彻底解决，本项目成果为华龙一号主泵设计固化提供了有力的支持。

当前高压直流换流阀阀冷系统多采用软化和反渗透系统处理外冷水，运维中需人工添加工业盐和化学药剂，工作量巨大，添加过程中人员存在被化学药剂溅出灼伤的风险:原加药策略不科学，固定添加大量杀菌灭藻剂和阻垢剂，不环保，费用消耗大:阀冷反渗透系统缺乏运维规范，柔性直流存在阀冷主泵断路器把手过短不易操作、阀冷氮气瓶更换缺乏专用工器具易造成作业人员受伤、氮气瓶倾倒砸到运行设备等问题。另外，阀冷系统还存在外冷水不断蒸发后电导率上升需人工操作弃水、闸阀生锈老化后缺乏开阀工具等问题。 项目组针对当前高压直流换流阀阀冷系统运维中存在的一序列问题，统一分析、各个击破，开创性的改进设备优化策略、研发工器具和编制设备运维规范，具有一定科学技术水平，实际应用效果较好，优化和规范了阀冷系统的运维技术，减少了运维中存在的诸多风险，还在节省人力、节约资源和提升工作效率等方面取得显著成果，使阀冷系统运维能力得到综合提升。项目形成工作报告8篇，技术报告8篇，运行维护技术规范1项，研发应用设备2类，研发工器具3种。发表论文2篇，申报实用新型专利4项，发明专利2项。

核电对主泵的安全性可靠性要求极高，如振动噪音小，电机温度低等，需要严谨细致的力学分析预测主泵的性能。 主泵力学分析关键技术按部件主要分为飞轮设计分析、转子动力学分析、承压边界分析、内部冷却循环分析和泵致声振动分析等几部分。屏蔽主泵首次采用内部飞轮组件设计，原有分析方法不能完全适用，且法规标准要求有待进一步完善，课题组从研究法规标准体系要求完整性与适用性出发，形成了针对内部飞轮组件设计的完整的断裂力学分析、惰转分析和飞射物防护分析等设计分析技术，并有效支撑了依托项目的安审；通过分析试验，在转子动力学分析中考虑了屏蔽泵特有的间隙环流的等效刚度、等效阻尼和等效质量等作用，以及主泵与主回路的相互影响，论证了转子的稳定性，计算了设计不平衡力作用下轴承的载荷，预估了主泵引起的主回路振动量；承压边界模型尺寸跨度大，各部件生热和换热机理差异大，热应力和疲劳计算难度大，承压边界分析技术详细模拟了湍流生热、对流换热、泰勒涡换热和间隙热传导等温度特性，首次采用了二维和三维模型结合来提高计算速度：内部冷却循环的准确模拟直接影响流道优化设计和电机温度预测，详细分析了局部特性如辅助叶轮特性、泰勒涡换热特性和下飞轮流动特性等，首次建立了三维简化为一维的分析方法，实现了设计参数调整的快速计算；叶片的噪音在主回路产生压力脉动要有准确的预测，泵致声振动分析研究了声振动的理论方法，模拟了泵致压力脉动在主回路的传播和响应。

本项目首次创新采用多喷嘴联合供油设计，即：沿推力瓦径向方向设置5个串联喷油喷嘴，同时向推力瓦提供润滑油，经主泵运行考核验证，10块主推力瓦表面温度分布呈现均匀分布。改进后每块推力瓦沿径向方向温度梯度约8.5℃。改进推力瓦入口预油膜建立设计，提高入口“贫油区”油膜建立可靠性。优化首次采用双顶轴油设计，提高反向推力瓦运行可靠性。优化改进推力瓦温度测量系统布置，建立“全面立体动态温度压力测量系统'。优化改进推力瓦支撑设计，行业内首次采用“弹簧板主动补偿式主瓦支撑结构'。目前华龙一号已被确定为国家战略“名片”，华龙一号主泵设计与制造更是主体工程能否顺利如期完成的重中之重，通过主泵轴承磨损问题彻底解决，本项目成果为华龙一号主泵设计固化提供了有力的支持。

本成果工作内容来源于重大专项“CAP1400 反应堆结构水力模拟试验研究”(ZB06)课题，是重大专项示范电站核岛关键设备的设计改进与创新的重要组成部分。本课题主要研究了大型先进压水堆核电厂反应堆水力性能关键技术研究及创新设计。CAP1400 反应堆为我国自主开发的第三代非能动核反应堆，是国内首次开发“四进两出”的 AP/CAP 系列反应堆。对于该类堆型，其反应堆的水力学特性在国内尚无研究经验，本项目为国内首次针对该类型反应堆开展水力学研究。 由于 CAP1400 反应堆在 AP1000 基础上大大提高，其需提供的系统流量大幅提高，同时造成系统阻力，尤其是反应堆阻力大幅提高，这使得主泵的扬程和流量参数也大大提高，从国内目前主泵设计和制造能力来看几乎无法满足如此大流量高扬程的设计要求，这是 CAP1400 项目开展之初的重大技术难点之一。同时，由于 CAP1400 反应堆的功率提高，燃料组件数量和堆芯布置也发生重大变化，这导致堆芯入口流量分配特性也发生显著变化，该水力学特性是确保堆芯安全的关键因素之一。 为了解决这两大影响 CAP1400 反应堆开发的重大技术难题，本成果从反应堆整体水力模拟试验和理论分析两个角度详细研究了 CAP1400 反应堆本体的水力学特性，并开发了 CAP1400 反应堆创新结构，使得 CAP1400 反应堆在水力学性能方法达到国内领先水平，并在堆芯入口流量分配特性方面达到国际领先水平。

随着节能减排的形势日益严峻、电力行业的市场竞争日益加剧、火电行业成本压力加大，火力发电厂的生存越来越严峻，这使得火力发电厂不得不探索新技术、新工艺来满足逐步严格的政策要求和严峻的市场需求。发耳公司省煤器输灰支线自投产以来，由于煤质发生变化，灰份升高，已远远偏离校核煤种指标。灰量大幅增加，省煤器输灰支线出力不足，导致省煤器灰斗内积灰严重存在灰斗跨場的隐患，同时大量粗灰流入烟气系统下游导致烟道积灰及电除尘喇叭口气流分布板及支撑的严重磨损。为解决省煤器输灰支线出力不足的问题，积极探索新技术、新工艺，公司设计创造省煤器输灰优化系统。 一、创新点：在每2个灰斗用一个大容量仓泵进行输送；对仓泵每组系统在灰斗插板门下至省煤器平台之间，设计有清理杂物的杂物分离箱（坐在省煤器平台上）和下灰管滤网，可以人工分练杂物、灰自动回流到落灰管内；并在每个仓泵的上方安装有联箱（或三通交叉管），每个联箱（三通）与上方3个灰斗的落灰管连接。在联箱侧面开有杂物清理口；在主泵附近的就地安装6M°的储气罐，以保证对输送空气压力和气量瞬间的要求。 二、效果归纳：出力由以前的4.8T/h提高到了11T/h，采用对检修杂物很方便的杂物分离箱，避免停止整套的输送系统检修的工作模式，不仅提高输送的灰气比，降低省煤器输灰实际吨耗气量，节约能源，确保省煤器灰斗内不积灰，而且在提高输送设备的工作效率的同时还要降低检修人员的工作量，极大方便检修人员日常维护，而且省煤器输灰量的增加，在确保省煤器灰斗内不积灰的同时，由于及时的把粗灰经过省煤器输灰系统输走，确保烟道不积灰避免烟道积灰发生跨場事故和减少电除尘器烟道喇叭口区域设备的磨损。提高省煤器运行的可靠性。 三、专利申请或授权情况：一种省煤器输灰系统在2016年6月12日申请实用新型专利，在2017年1月1日获得实用新型专利授权，实用新型专利号：CN201620570312.0；一种省煤器杂物过滤在2016年6月12日申请发明专利，在2016年9月7日获得公开/公告号，公开/公告号：CN105923402A，现在在实质审查阶段

为了满足事故后堆芯冷却状态监测的需要，CPR1000核电站安装有堆芯冷却监测系统CCMS，用以监测堆芯出口冷却剂的过冷度Tsat和压力容器水位L VSL，状态导向法事故处理程序SOP使用这两个参数监测事故后堆芯的冷却状态，并根据堆芯冷却状态的恶化程度导向到不同的事故处理序列。本项目围绕CCMS的工程应用开展了一系列创新性研究：事故后物理现象对L VSL测量影响研究。对直接干扰CCMS测量的物理因素、影响动压损失的物理因素、影响静压损失的物理因素和压力容器顶盖内特殊现象等对L VSL测量的影响进行了量化分析研究。结合SOP事故处理策略，分析这些现象对事故处理进程的影响，确定L VSL阈值选取需要考虑的特定物理因素。SOP中Tsat和L VSL阈值论证。开发专用计算工具，对Tsat和L VSL的测量不确定度进行评定，在此基础上结合SOP的要求从保守的角度给出Tsat和L VSL阈值。建立模型论证Tsat和L VSL的关系，研究当L VSL测量失去根据Tsat参数给出“强迫”L VSL的确定方法。工程应用方面。提出一种新的CCMS主泵状态信号选取方案，解决了在某些特殊状态下因主泵状态与实际不符导致的L VSL计算错误的缺陷。提出一种新的数字化仪控系统缺省值实现方法，使CCMS能够在参数失效时给出“上次有效值”，确保SOP的顺利执行。工程优化方面。提出了根据换料大修后机组数据量化评价对L VSL测量影响的方法，以延长L VSL校验试验周期，提高机组的经济性。分析了未对压头损失系数重新校验的情况下，继续使用压力容器水位测量可能带来主泵延迟停运的风险。制定事故后主泵停运准则，消除主泵延迟停运的风险。提出使用ΔTsat代替主泵运行条件下L VSL参数进而简化SOP的技术方案，以彻底简化CCMS校验试验，节省大修工期。 本项目围绕堆芯冷却监测系统在CPR1000核电站的工程应用开展了一系列创新性研究，解决了一系列重大技术问题，提升了核电机组的安全水平。该项目已获发明专利授权6项，软件著作权1项，发表论文10余篇。本项目成果填补了国内在此领域的空白，项目成果已应用于岭澳二期、辽宁红沿河、福建宁德、广东阳江、广西防城港等CPR1000核电厂，取得较大的经济效益和社会效益。