1、SEC-KSB:王宗智 2019.10何谓核级泵在核电站中，对执行安全功能系统的设备和部件按照对安全的重要程度进行分级。安全功能包含下列内容：反应堆停堆；反应堆紧急停堆和维持反应堆在安全停堆状态堆芯冷却或对执行安全功能的其他系统进行冷却；中期和长期冷却事故后防止放射性物质扩散凡构成反应堆冷却剂压力边界和执行安全功能的系统的泵依其安全层次分为安全1级、安全2级和安全3级。此外为非安全级，用NC表示。其中安全1级、安全2级、安全3级为核级泵。核级泵的种类和数量核二级泵7种27台位号位号名称名称台数台数机械密封数量机械密封数量（单台设备）（单台设备）RRA001-002PO余热排出泵41RCV001
2、-003PO上充泵61或2RIS001-002PO低压安注泵41EAS001-002PO安全壳喷淋泵41RIS011PO水压试验泵1无机械密封ASG001-002PO电动辅助给水泵42ASG003-004PO汽动辅助给水泵42核三级泵9种共40台位号位号名称名称台数台数机械密封数量机械密封数量（单台设备）（单台设备）RRI001-004PO设备冷却水泵81SEC001-004PO重要厂用水泵8一般无机械密封REA003-004PO硼酸输送泵41PTR001-002PO乏燃料水池冷却泵61DEL001-002PO冷冻水循环泵41RIS021-022PO硼酸再循环泵（屏）4NA1TEP001PO,
3、2TEP002PO前贮槽循环供料泵（屏）2NA1TEP003PO,2TEP004PO除气塔疏水泵（屏）2NAEAS003PO化学添加剂混合泵21核二三级泵机械密封形式泵级别泵级别功能编码功能编码泵名称机械密封结构形式冲洗方案冲洗方案核二级泵RRA001-002PO余热排出泵单端面、静止式、集装PLAN23RCV001-004PO上充泵单端面、静止式、集装PLAN31RIS001-002PO低压安注泵单端面、静止式、集装PLAN31EAS001-002PO安全壳喷淋泵单端面、静止式、集装PLAN31ASG001-002PO电动辅助给水泵单端面、静止式、集装PLAN11核三级泵RRI001-004
4、PO设备冷却水泵单端面、旋转式、集装PLAN31REA003-004PO硼酸输送泵单端面、旋转式、集装PLAN11PTR001-002PO乏燃料水池冷却泵单端面、旋转式、集装PLAN11DEL001-002PO冷冻水循环泵单端面、波片弹簧PLAN11EAS003PO化学添加剂混合泵单端面、旋转式、集装PLAN11SEC-KSB的核级泵反应堆冷却剂泵RSR750上充泵 RHM100-205.12电动辅助给水泵 RHM100-265.11正常余热排出泵（AP100）RVR150-560余热排出泵 RHR250-500安全壳喷淋泵（EAS）RVT250/1+2低压安注泵（RIS）RVT250/1+2
5、核级泵的特殊使用要求运行的核电站其主要特点是带核运行，具有潜在的放射性危害，要确保核电站正常运行或事故状况下，不致于对公众和环境造成不可接受的危害，必须对核电站的设备和系统的质量状况和运行可靠性提出较为苛刻的要求。核泵是核电站关键系统的介质输送设备，是所在系统的心脏，承担着输送高温高压放射性的一回路冷却剂或其它电站重要用户的系统水货冷却水的供应功能。每座核电内大大小小的泵有一千余台，核级泵约有近百台，在各个系统中，泵是必不可少的重要部分。核电站不仅正常发电需要泵，即使在事故停堆或换料停堆，也需要某些泵正常运转，如一回路发生失水事故，需要安注泵压力壳内不停注水，保持压力壳一定的水位，从而不使堆芯
6、裸露熔化。在换料停堆、维修停堆及事故停堆后，需要余热排出泵不停的运转，将堆芯热排除。由此可见，泵是核电站安全运行、正常发电机事故状态下防止核泄漏的重要设备。泵经受高温、高压、强辐射、腐蚀和地震的影响，它的实效关系着整个核电的运行可靠性和安全性。核级泵的设计要求强度设计方面：核泵设计中强度计算是必不可少的。除常规的强度计算、有限元分析和抗震计算分析外，还要求进行一次薄膜应力的极限计算，一次薄膜应力加弯曲应力的极限计算，与回路启停循环有关的一次加二次应力变化幅度的极限计算，除回路中启停的工况以外的一次加二次应力变化幅度的极限计算、疲劳性能分析等。结构设计方面：由于系统输送的介质大多数带有放射性，不
7、允许有任何泄露。核级泵属于压力边界，故在泵的结构设计中壳体、泵盖、法兰等承压部件的设计压力计算和机械密封的设计和选型等就显得尤为重要。对于主泵和其他几种核级泵的机械密封，也不会选用成型的标准产品，都是专门定制的非标准件。对于其中的密封水供给、泄露标准、O型圈耐辐照性等也都提出了更高的要求。核级泵的材料要求核级泵由于其核安全要求、承压要求及耐辐照要求，所以材料的选用比较谨慎，也比较特殊。由于国内没有成系列的核电标准，故基本上采用RCCM或ASME系列标准（规范）进行重要材料的选择。选用抗一般腐蚀和抗晶间腐蚀好的材料抗辐照性：非金属材料（如各种密封圈、垫片、填料、电机绝缘等）应具有耐辐照性能、它们
8、至少应能在一个检修周期内，完成其所履行的功能。位于安全壳内的泵在事故情况下辐照试验规定辐照的累积剂量为600KGY；填料和垫片：由于氟离子、氯离子和硫离子会影响水质，可能引起材料腐蚀，因此，要求垫片和填料氟离子含量应小于50ppm，氯离子含量小于50ppm，硫离子含量应小于500ppm；与反应堆冷却剂接触的奥氏体和奥氏体-铁素体不锈钢以及镍-铬-铁合金中钴含量不得大于0.2%，最好不大于0.10%。核级泵的试验要求关于核级泵，制造厂应根据规格书所提供的介质参数和环境条件、运行工况等进行相关的试验，其中包括泵机组的性能试验、运转试验等。对于核二级泵，如：上充泵、高压安注泵、低压安注泵、安全壳喷淋
9、泵及余热排出泵等，还应根据事故工况情况增加热冲击试验、杂质试验、抗震试验等。热冲击试验：具体试验要求根据规格书规定设备运行的具体工况温度、压力变化进行。其中，RCV，EAS与RIS泵的热冲击试验条件为：水温由7瞬时（10秒）升高到不低于120，在该温度上运行4小时；然后降至60，在该温度上运行4小时，测试水泵性能。RRA泵热冲击条件为：第1次热冲击试验条件为：入口水温由20瞬时（10秒）升高到不低于190，在该温度上运行4小时；然后降至60，在该温度上运行4小时，测试水泵性能。杂质试验：由地坑再循环工况运行介质参数而定，上述试验后需进行解体检查。核电站泵的机械密封要求严格控制泄漏量，防止放射性
10、污染，机械密封对泵的安全可靠运行非常重要。考虑到安全可靠，减少事故隐患，核级泵机械密封冷却水应尽可能采用该泵所输送的介质，这样无需外界设备冷却水来冷却机械密封，从而增加了机械密封的可靠性。据统计国外核电站泵失效原因占居前三位的是轴密封恶化和密封件损坏，轴承磨损、腐蚀和破裂，转子卡死。核级泵机械密封的特殊要求核二三级泵机械密封性能要求一般要求：机械密封应能满足相应泵向光运行工况要求，包括正常运行工况、异常运行工况以及事故运行工况，并能在规定的性能条件下可靠地运行。机械密封必须适应泵的启动、停运要求。设计寿命：机械密封的设计使用寿命要求为16000小时。对于RRA,RCV,EAS与RIS泵，要能确
11、保在有颗粒的水中运行8000小时。泄漏量：当密封介质为液体石，运转1000小时后，平均泄露量规定如下：核二级机械密封：小于20ml/h；核三级机械密封：小于5ml/h对于RRA,RCV,EAS与RIS泵，在热冲击与杂质试验后，泄漏量不超过40ml/h。磨损量：磨损量的大小要满足机械密封设计寿命的要求。已清水介质进行试验，运转超过100小时软质材料的密封环磨损量不大于0.015mm；运转1000小时软质材料的密封环磨损量不大与0.10mm。耐压性能：进行静压试验，其试验压力位产品最高使用压力的1.25倍，持续10分钟，泄漏量满足以下要求：核二级机械密封：小于20ml/h；核三级机械密封：小于5m
12、l/h。核二三级泵机械密封性能要求核二三级泵机械密封设计要求设计温度：不低于密封腔最大运行温度设计压力：不低于密封腔最大运行压力的1.15倍设计转速：在事故工况下，所有核二级泵以及RRI与PTR核三级泵由应急电源系统供电，此时电源频率变化范围为53.5-57.5Hz，持续时间为几秒钟，设计转速要考虑该种工况。技术规格书中对机械密封的相关要求设备密封形式结构要求检修要求冲洗介质RRA单级、平衡型机械密封机械密封和轴之间应设有密封圈以防止液体泄漏，密封的泄漏应收集起来、并通过专门管线疏排，在密封损坏时，降压换应能够将泄漏限制在不影响泵继续运行的水平。机械密封应易于接近维修。应能只拆卸轴承或密封盒就
13、可以更换机械密封，而勿须移动电动机。应采取用盒型机械密封等措施减少维修时间。机械密封由密封腔中的水冷却，密封腔的水通过热交换器由RRI设备冷却水冷却.泵和热交换器应该可以拆开。与RRI管道连接应采用法兰连接。应给密封腔及其冷却系统提供排气装置，如放气阀。RCV单级、平衡型机械密封静密封环应设计成封闭运转间隙，以防止密封和轴之间的泄漏。密封的任何泄漏都应收集起来，并通过专门管线疏排。在密封损坏时，降压环应能够将泄漏限制在不影响泵继续运行的水平。机械密封应易于接近维修，并应简单拆卸轴承或密封盒就可以更换，而勿须移动电机。应采取所有必要措施以降低停车时间，应采取用盒型机械密封。密封应由通过接管从泵第
14、一级抽取的传输介质冷却。冷却水应经过与泵成整体的旋风分离器过滤。也应给密封及其冷却系统提供空气净化装置。RRI机械密封应为盒式快装机械密封完全更换机械密封所用时间要小于10小时。机械密封等应可整体互换核二三级泵机械密封材料要求RRA001-002PO，RCV001-003PO，RIS001-002PO，REA003-004PO与PTR001-002PO泵用机械密封组件中，与一回路或注入到一回路的流体相接触的部件，需要满足以下要求：-总硫含量尽可能的低，且必须小于200ppm-总卤素含量小于200ppm-禁止使用氟橡胶、聚四氟乙烯、丁基橡胶和丁苯橡胶C-禁止使用铅、汞（水银）、锡、锌、锑、铝、铋
15、、砷、铜、稀土元素、镓、正铁等。核二三级泵机械密封零部件要求1.压盖机械密封压盖属于核承压边界，需按照RCCM相关章节要求进行设计制造，应对机械密封压盖进行应力、应变的计算分析、校核。机械密封压盖应已设计压力的1.5倍压力进行持续30分钟以上的静态试验，零件应无泄漏和冒汗现象。机械密封压盖应作超声波检测、材料理化性能检测报告（室温拉伸试验）、液体渗透检查。2.轴套轴套与轴之间应设计有可靠的限漏密封，余热排出泵需要有两道密封。轴套与轴之间应有准确、可靠的定位与紧固装置，在任何情况下不允许有打滑或窜动的可能。考虑到热冲击工况，轴套传动与定位不推荐使用抱轴器。机械密封轴套应作超声波检测、材料理化性能
16、检测报告（室温拉伸试验）、液体渗透检查。3.机械密封密封副机械密封的动、静密封环应作水压试验、液体渗透检查。机械密封的动、静密封环端面的平面度要求：软环端面：0.00006mm；硬环端面：0.00003mm机械密封的动、静密封环端面的粗糙度要求：软环端面：Ra0.2m；硬环端面：Ra0.1m4.O型圈应根据相应核级泵的介质特性、正常工况、事故工况的运行参数和特性，同时考虑其在泵中的具体安装位置与功能，选用适当材质的O型圈，已确保泵机组在各种工况条件下安全、可靠地运行。对于RCV001-003PO、RIS001-002PO、EAS001-001PO这些核二级泵，要求与工艺流体直接接触的O型圈能耐
17、10Mrad的辐照，对于RRA001-002PO，要求65Mrad。在可能的情况下，这些泵上所使用的橡胶O型圈尽量选用EPDM材料，尤其是与工艺流体相接触的O型圈。对于ASG001-002PO以及所有核三级泵，非金属材料耐辐照能力需要不小于105 rad。核二三级泵机械密封零部件要求应用实例SEC-KSB的上充泵（核二级）机封泄露保护由通过轴的集装式平衡型机械密封提供，静密封环的设计应考虑到运行间隙，防止在密封件和轴之间发生泄露。任何的泄露都应该通过特殊的管件进行收集和排放。当机封发生破裂时，减压环需能够限制泄露，使泵能够连续运行。机械应该通过泵送流体冷却，冷却水从泵的首级经过旋风分离器进入机
18、封。机械密封应能在规定的水质参数下运行，且无需外供冷却水。轴密封包括动静环、弹性元件、垫片以及其它零件均应设计为满足要求的运行条件。运行条件下每个密封的泄露量不的超过50ml/h。机械密封失效时，为防止发生大的泄露至环境中，配备了一个流动限制装置。机械密封与流动限制装置之间的空腔应配备名义管径为1/2英寸的排水接头。机封失效时，泄露至环境中的介质应小于2l/min。泵内水质化学成分项目单位化容系统RCV换料水箱PTR安全壳地坑硼浓度最小最大mg/kgmg/kg023002100-23002100-2300氢氧化钠最大0.5%质量百分比25时PH值最小最大5.410.54.85.5410氯化物m
19、g/kg0.150.15氟化物mg/kg0.150.15硅mg/kg0.200.20钙mg/kg0.100.10铝mg/kg0.100.10镁mg/kg0.100.10项目单位化容系统RCV换料水箱PTR安全壳地坑溶解气体氧mg/kg0.10氢cm/kg25-35放射性水平gray/yr210105过滤网目m252100PH化学控制（锂）mg/kg0.6-2.2设计基准事故（DBA）后年累计剂量gray105悬浮物mg/kg11混凝土和泥浆60mg/kg绝缘材料碎片20mg/kg泵内水质化学成分机械密封压力运行压力（吸入端）压力最大21巴（表压）正常4.5巴试验压力（吸入端）压力312巴运行压力（吐出端）压力最大21巴（表压）正常4.5巴试验压力（吐出端）压力312巴仅对密封压盖作水压试验运行温度最小 7正常46最大120设计温度180转速4657rpm轴径尺寸64f6/65f6核级泵机封的国内市场现状和展望基本依赖进口，国内尚处起步阶段尚无核电行业的机封标准备品备件市场潜景诱人谢谢您的聆听！
