核反应堆冷却剂泵电机飞轮断裂韧性要求探讨
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冷却剂泵一概述冷却剂泵的功能反应堆冷却剂泵,简称主泵,其主要功能是使一回路冷却剂形成强迫循环,从而把反应堆中产生的热量传送至蒸汽发生器,以产生蒸汽,推动汽轮机做功。
它是压水堆核电站的关键设备之一,也是反应堆冷却剂系统中唯一的回转机械设备。
冷却剂泵的基本要求a.能够长期在无人维护条件下安全可靠的工作b.便于维修,辅助系统简单c.主泵转动组件能提供足够转动惯量,以便在全厂断电情况下,利用主泵惰性提供足够冷却剂流量,使反应堆堆芯得到适当的冷却d.过流零部件表面采用奥氏体不锈钢,或者其它同等耐腐蚀材料e.带放射性的冷却剂泄漏要尽量少冷却剂泵的分类a.密封泵,也称屏蔽泵或无填料泵,泵的叶轮和电机转子连成一体,并装在同一密封壳体内,消除了冷却剂外漏的可能性,密封性能非常好b.立式单级离心泵,泵的电动机与水泵泵体分开组装,中间以短轴相接。
能基本保证一回路与环境的密封,电动机顶部装有惯性飞轮,在电源失去情况下,可延长主泵的惰转时间密封泵存在的问题a.密封泵效率低,一般泵组效率只有50~70%b.密封电动机大部分使用耐腐蚀材料制造,造价昂贵,难度较高c.密封电机若设飞轮,液体的阻力将使泵机组效率降到不可接受的程度,因此密封泵无飞轮,转动惯量通常很小,为保障反应堆安全,必须对主泵供电的可靠性做更严格的要求d.维修不方便立式单级离心泵的优点a.采用常规的鼠笼式感应电机,成本降低,效率提高,效率一般比密封泵高10~30%b.电机部分装有很大的飞轮,大大提高了机组的惰转性能,提高了发生断电事故时堆芯的安全性c.轴密封技术可以同样严格控制一回路冷却剂泄漏量,一般控制在200立方厘米/hd.维修方便,轴封结构更换仅需十小时左右二冷却剂泵的结构冷却剂泵的结构组成a.水力机械部件b.轴密封部件c.电动机驱动部件1.水力机械部件a.泵体包括泵壳、导叶、进水导管、叶轮、泵轴承,形状近似圆球形,材料为不锈钢b.热屏安装在叶轮上方,阻止反应堆冷却剂的热量向泵上部传导,避免轴承以及水力机械部件的轴封受到损坏。
核电站屏蔽电机主泵故障分析及监测系统改进建议发布时间:2021-04-29T07:52:49.056Z 来源:《福光技术》2021年1期作者:黄静陈孝田[导读] 主泵是核电站的关键设备,其稳定运行对提高核电厂的安全性、可靠性有着重要意义。
中核检修有限公司三门分公司 317109摘要:非能动先进压水堆是我国引进的第三代先进压水堆核电站。
它采用先进的非能动技术,大大提高了核电站的安全性,降低了核电站的建设成本。
而主泵作为核电站 - 回路唯一的能动部件,是核电站的心脏。
主泵直接将堆芯产生的能量传送到蒸汽发生器,再由蒸汽发生器传递给二回路的主蒸汽系统,带动汽轮发电机发电。
非能动先进压水堆采用屏蔽电机主泵,无主泵的转动密封,减少了反应堆冷却剂的泄漏途径,提高了系统的安全性。
如果屏蔽电机的主泵发生故障,将会对整个核电站造成重要的影响,因此本文先分析了核电站屏蔽电机主泵的常见故障,然后屏蔽电机主泵的监测系统提出了一些改进建议,以供参考。
关键词:核电站;屏蔽电机主泵;故障;监测系统;建议1屏蔽电机主泵的概述屏蔽电机主泵的主要结构特点是泵和电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内,由一个电枢绕组提供旋转磁场并驱动转子,取消了普通离心泵的旋转轴密封装置,只有静密封。
屏蔽套将电机的定子和转子隔开,电机通过转子与定子之间的循环介质对其进行冷却。
其主要结构示意图如图 1 所示。
图 1 屏蔽电机主泵主要结构示意图屏蔽泵具有安全性高、结构紧凑、运行稳定的优点。
其主要缺点在于:由于屏蔽套的存在,泵工作效率较低;电机绕组温度运行较高,对绕组绝缘不利;屏蔽泵完全密封,从外部难以判断其轴承磨损等情况,不便于设备维护。
2核电站屏蔽电机主泵的常见故障分析2.1转子质量不平衡质量不平衡是旋转机械最常见的故障,大多是由转轴质量偏心造成,在轴承上产生动载荷,使设备发生振动。
其振动频率一般与旋转频率相同,因此其振动信号频谱的典型特征是基频振动占比很大,高频振动占比较小。
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新·27·2017年第18期文章编号:2095-6835(2017)18-0027-03M310型核电站反应堆冷却剂惰走试验及数据处理方法白宇轩,肖明(中国核电工程有限公司,北京100089)摘要:为了确保主泵失电惰转后反应堆冷却剂拥有足够的惰走流量,机组在临界前需通过反应堆冷却剂流量惰走试验模拟主泵失电工况,验证主泵惰转后反应堆压力容器冷却剂流量系数的大小是否满足要求。
从该试验的组织结构、风险分析、试验数据的处理等几个方面详细描述了整个试验的执行过程,并针对试验准备过程中遇到的问题给出了具体的解决方案,以期为后续机组的同类型试验提供一定的参考。
关键词:主泵;冷却剂;惰走流量;数据处理中图分类号:TL326文献标识码:ADOI :10.15913/ki.kjycx.2017.18.027在正常工况下,主泵使反应堆冷却剂强迫循环,它的连续运行保证了反应堆冷却剂的正常流动。
而在失去全部厂外电源等事故工况下,主泵由于失去动力电源而在电机飞轮惯性作用下开始惰转,反应堆冷却剂流量在主泵惰转转速的支持下以一定的速率开始下降直至建立自然循环。
此时,反应堆冷却剂惰走流量的下降速率以及惰走流量的大小是维持堆芯远离最小偏离泡核沸腾比(DNBR )的关键。
为了验证这一点,在反应堆冷却剂系统调试大纲中规定机组在临界前需执行反应堆冷却剂流量惰走试验,通过2种方式同时使3台主泵或2台主泵失电惰转,验证反应堆冷却剂系统在反应堆冷却剂强迫循环时,全部丧失或者部分丧失工况下维持堆芯安全的能力。
1试验准备反应堆冷却剂流量惰走试验由于其具有的重要性,它的试验结果是国家核安全局释放反应堆临界节点的一项重要判断依据。
同时,从反应堆临界至满功率的数个功率平台,该试验都必须重复执行并将试验结果作为允许提升功率的先决条件之一,因此,该试验的前期准备工作尤为重要。
主泵飞轮与推力盘间隙控制的质量监督发表时间:2019-06-06T08:50:05.583Z 来源:《电力设备》2019年第2期作者:徐连锋刘世辉[导读] 摘要:主泵中转子组件是唯一旋转部件,其中推力盘和飞轮的间隙控制关系着转子组件的质量和寿命。
(三门核电有限公司台州 317112)摘要:主泵中转子组件是唯一旋转部件,其中推力盘和飞轮的间隙控制关系着转子组件的质量和寿命。
本文结合三门核电主泵型式试验中飞轮与推力盘在几个阶段出现的间隙超差的质量问题进行了分析,就出现问题的部件结构、装配、质量检查等提出了建设性意见,为后续国产化提供借鉴。
关键词:主泵推力盘飞轮质量监督Abstract:the rotor of pump is only rolling part,gap of flywheel and thrust plate concerns the quality and life of pump rotor. The paper bases on the status of the gap of flywheel and thrust plate in pump’s different phase of prototype test,put forward suggestions for improvement quality surveillance meth,and provides reference for subsequent localization.Key words:Reactor Coolant Pump;Thrust Plate;Flywheel;Quality Surveillance一、序言主泵是核电机组的心脏设备,其安全性、可靠性、先进性是确保核电站安全稳定经济运行的关键。
反应堆冷却剂泵是核电机组的心脏设备,是核岛内唯一的一个旋转机械设备,其安全性和可靠性是确保核电站安全稳定经济运行的关键。
核电主泵电机承压部件工艺研究作者:刘继东来源:《科学与财富》2017年第32期摘要:承压部件是设备中对设备运行起到支撑作用的主要部件,对核电设施来说,主泵电机就是其承压部件。
我国核电研发技术水平不断提升,要求使用自主研发核电主泵电机。
主泵电机的生产制造具有较大难度,我国首台自主研制且具有知识产权的主泵电机如今已经在全国多个核电站中得到广泛应用。
本文针对国产核电主泵电机进行探讨,分析其设计特点,对其制造方式进行探讨,为相关工作人员提供参考,促进核电事业的进一步发展。
关键词:核电站;主泵电机;制造工艺核电主泵电机是核电站中实现反应堆冷却的关键设施,通过冷却剂实行泵循环,在核电站运行中被视为“心脏”,因此也可以称其为核电站承压部件。
应用主泵电机能够实现设备中冷却剂的循环,从而将反应堆运行过程中产生的大量热量向二回路介质进行传递。
由于主泵电机功率较大,且属于具有特殊形态的电动机,因此当其处于无人监督状态时,如何保证其运行的连续与安全稳定成为制造难点。
在核电工程建设中实现主泵电机的自主开发能够有效提高我国装备制造业发展水平,摆脱国外在主泵电机上对我国的影响与限制,对我国核电发展能力提升有着重要意义。
1 主泵电机设计方式通过对我国首台自主研发核电主泵电机设计方案的研究,对主泵电机进行分析,为主泵电机设计水平提升提供参考。
1.1 电机概述该电动机是三相鼠笼感应立式电动机,主要由上机架、定子、转子、下机架、导轴承、止逆机构、冷却器等部分组成。
整个主泵机组共有三个轴承,电机与主泵共用的双向推力-导轴承安装在电机与主泵中间的位置。
定子两侧装有空气、水热交换器来冷却通风空气。
定子绕组内装有12个Pt100铂热电阻监测温度。
电机用导轴承安装在电机上机架内部的电机导轴承油箱中,由循环油进行润滑及冷却,止逆机构安装在电机的最上方。
1.2 半伞式结构该电机的导轴承装在上机架内,飞轮位于下机架内,止逆机构位于电机顶部,双向推力轴承布置在电机下端轴伸部分,改变了常规同步转速1000r/min及以上立式电机均采用推力轴承布置在电机转子上端,即转子支点在上的悬式结构的规律和设计思路,提升了立式电机设计技术,开拓了高速立式电机新的设计领域。
核电站的冷却系统及其功能核电站是一种利用核能产生电力的设施,其核反应会产生大量热量。
为了确保核反应的稳定运行和保护核反应堆,冷却系统在核电站扮演着重要的角色。
本文将探讨核电站的冷却系统及其功能。
一、核电站的冷却系统概述核电站的冷却系统主要由一系列的设备和构件组成,其主要功能是控制核反应堆的温度,将产生的热量移除,保持核反应过程的稳定性。
冷却系统通常包括主循环系统、辅助循环系统和应急冷却系统三个主要部分。
1.主循环系统主循环系统是核电站冷却系统的核心部分。
它由主冷却剂泵、主蒸汽发生器、主蒸汽冷凝器和蒸汽发电机等设备组成。
主循环系统中的主循环泵将冷却剂(通常为水)从蒸汽冷凝器中抽出,通过主蒸汽发生器吸热后变成高温高压的蒸汽,再通过蒸汽发电机产生电能,最后蒸汽会冷凝成水重新进入主蒸汽发生器,循环运行。
2.辅助循环系统辅助循环系统是主循环系统的补充,它主要为主循环系统提供冷却和辅助功能。
辅助循环系统通常包括辅助冷却剂泵、辅助蒸汽发生器、冷凝器和辅助蒸汽发电机等设备。
辅助循环系统的冷却剂可以是水或其他物质,用于冷却主循环系统中的冷却剂,以维持适宜的工作温度,并提供一定的辅助能源。
3.应急冷却系统应急冷却系统是核电站最为关键的部分,用于处理突发事件和停机期间的冷却需求。
它通常包括备用循环泵、应急冷却器、冷却塔和备用发电机等设备。
应急冷却系统能够在主循环系统和辅助循环系统故障时提供可靠的冷却能力,确保核反应堆和其他设备的安全性。
二、核电站冷却系统的功能核电站的冷却系统具有多种功能,主要包括温度控制、热量移除和安全保障。
1.温度控制核反应堆是核电站的核心部分,核反应过程需要在特定的温度范围内进行。
冷却系统通过控制冷却剂的流动和温度,确保核反应堆的工作温度始终保持在安全和高效的范围内。
温度控制功能直接影响核电站的稳定性和发电效率。
2.热量移除核反应堆在运行过程中会产生大量的热量,如果不及时移除,会导致堆芯温度升高,甚至发生熔融事故。
三代核主泵全部飞轮组件飞射对压力边界的冲击破坏分析谷凤玲;张贵滨;王超;张进宝【摘要】介绍了三代核反应堆冷却剂泵电机飞轮在反应堆系统中的作用,重点阐述了作为安全相关部件-重金属飞轮对整个系统运行和安全停堆的重要性.结合能量传递、能量损失的物理理论,通过主泵电机整个飞轮组件破裂、飞射的分析实例,推导出重金属飞轮破裂飞射冲击周围压力边界时的能量损失的过程及飞射物对压力边界的影响,并与主泵设计规范书中的许用值进行对比,计算出安全裕度.该理论的推导和应用对核主泵飞轮的破裂分析具有重要意义.【期刊名称】《防爆电机》【年(卷),期】2016(051)004【总页数】4页(P27-30)【关键词】三代核主泵;飞轮;破裂;能量损失【作者】谷凤玲;张贵滨;王超;张进宝【作者单位】哈尔滨电气动力装备有限公司,黑龙江哈尔滨150066;哈尔滨电气动力装备有限公司,黑龙江哈尔滨150066;哈尔滨电气动力装备有限公司,黑龙江哈尔滨150066;哈尔滨电气动力装备有限公司,黑龙江哈尔滨150066【正文语种】中文【中图分类】TM303随着全球经济的蓬勃发展,能源的可持续发展问题日渐突出。
作为世界能源的重要组成部分,核电以其清洁、高效、安全的优势,被越来越多的国家重视。
我国人均能源资源占有率较低,且分布不均匀,因此大力发展核能对于改善我国能源供应结构,降低环境污染,保障国家能源安全和经济安全具有重要意义。
第三代核主泵是大型先进压水堆反应堆一回路系统的重要核一级设备,是反应堆压力边界内的唯一能动设备,是非能动型反应堆的关键主设备。
在第三代核主泵设计规范书中,重金属飞轮被定义为安全相关部件。
由于飞轮质量大、转速高,一旦出现事故,会产生高能飞射物,对反应堆冷却机泵组装配造成较大震动,甚至有可能会对反应堆冷却剂系统、安全壳或外设安全设施造成损坏,引起重大安全事故。
飞轮材料的选用,结构和安全性的设计分析是主泵设计中至关重要的环节,是核主泵安全、可靠运行的重要保证。
田湾核电站冷却水泵故障原因分析及处理发布时间:2021-03-12T03:21:55.881Z 来源:《建筑学研究前沿》2020年25期作者:刘玉龙[导读] 针对田湾核电站冷却水泵2QKM02AP030轴承温度高、叶轮有裂纹的故障,本文详细描述了故障现象、深入分析了故障原因,随后根据故障原因制定了具有针对性的处理措施,通过实施各项处理措施有效的解决了该冷却水泵的故障,恢复设备正常运行,最后总结了本次故障处理过程并给出评价,以提高田湾核电站冷却水泵的检修水平,同时为类似卧式离心泵的检修工作提供借鉴。
江苏核电有限公司维修一处江苏连云港 222000摘要:针对田湾核电站冷却水泵2QKM02AP030轴承温度高、叶轮有裂纹的故障,本文详细描述了故障现象、深入分析了故障原因,随后根据故障原因制定了具有针对性的处理措施,通过实施各项处理措施有效的解决了该冷却水泵的故障,恢复设备正常运行,最后总结了本次故障处理过程并给出评价,以提高田湾核电站冷却水泵的检修水平,同时为类似卧式离心泵的检修工作提供借鉴。
关键词:田湾核电站;冷却水泵;轴承;叶轮1背景介绍田湾核电站1、2号机组正常运行冷冻水系统(QKM系统)共配置8台型号为CN 200-400的冷却水泵,该泵为联轴器连接卧式离心泵,密封方式为机械密封,生产厂家为JOHNSON PUMP。
作用为建立核电站正常运行冷冻水系统离心式制冷机组的冷却水系统循环,将经过板式换热器换热后的冷却水送入离心式制冷机组的冷凝器内。
设备安全等级4级、抗震等级Ⅱ级,主要参数见表1。
图1 冷却水泵结构图2故障描述2015年6月份,巡检发现设备KKS码为2QKM02AP030的冷却水泵四号轴承温度高达60℃,维修人员对4号轴承补充润滑脂并使用压缩空气吹扫后观察运行一天,轴承温度未见明显下降,于是决定解体该泵查找故障原因。
解体过程中发现,叶轮后盖板有裂纹且变形严重,经过评估需要更换叶轮,在新叶轮更换完成并回装至泵壳内后,盘车检查发现有轻微卡涩现象,随后重新检查了泵壳与叶轮的口环间隙,最终消除了该泵的故障。
AP1000核电技术管道焊接中断裂韧度的要求分析摘要:本文对断裂韧度和冲击韧度的关系进行分析,并对AP1000核电建造设计规范和ASME规范里对材料断裂韧度的要求进行总结分析,为正确理解AP1000建造规范对材料选择、焊接工艺评定的断裂韧度要求具有重要指导意义。
关键词:断裂韧度冲击吸收功无塑性转变温度1、引言浙江三门AP1000核电技术是一种先进的“非能动型压水堆核电技术”, 为了防止容器、管道发生断裂的严重事故,确保焊接接头在使用寿命期间有足够的抗断裂韧性,使核电站的服役期间能够正常运转,焊接接头的断裂韧度要求成为在核电建设安装期间的一个重要控制项目。
管道安装焊接按照技术规格书采用的规范主要是ASME 第III、IX卷和ASME B31.1.在管道安装焊接技术规格书和ASME规范中,断裂韧度要求是材料选用标准和焊接工艺评定的重要试验项目。
2、断裂韧度(FRACTURE TOUGHNESS)定义断裂韧度在国标GB/T10623《金属力学性能试验术语中》的定义为量度裂纹扩展阻力的通用术语。
ak冲击韧性反映裂纹形成和扩展全过程所消耗的总能量,而断裂韧度K1C只是反映裂纹失稳扩展过程所消耗的能量。
对于不同材料,其冲击功Ak可能相等,但是它们的弹性变形功We、塑性变形功Wd、裂纹扩展功Wp,三者所占的比例相差可能很大,从而表现出它们之间的韧脆性不同。
如果弹性变形功较小,塑性变形功增加,裂纹产生后发生缓慢地扩展,直至断裂也不存在失稳,充分显示出材料具有很好的韧性性质。
所以塑性变形功Wd和裂纹扩展功Wp真正代表了被测冲击材料的韧脆性。
冲击吸收功Ak分解测定的方法,随着冲击试验设备的进步将具有更广泛的应用。
当结构承载时,缺陷、裂纹尖端附近将产生应力集中,然而是否会导致断裂还将决定于材料的性质,即材料对缺陷的敏感程度。
如果是韧性材料,裂纹扩展前在裂纹尖端会产生较大的塑性变形,使应力充分松驰,从而避免脆性断裂。
相反,如果是对缺陷十分敏感的脆性材料,在裂纹扩展前,裂纹尖端不产生塑性区,就必然造成突然开裂的脆性断裂。