“華龍一號”反應堆冷卻劑泵全/小流量試驗技術

楊曉峰

摘 要：“華龍一號”反應堆冷卻劑泵機組首臺需要進行全流量試驗，其余5臺進行小流量試驗，文章闡述了反應堆冷卻劑泵全/小流量試驗技術。

關鍵詞：全流量試驗技術；小流量試驗技術；反應堆冷卻劑泵

“華龍一號”反應堆冷卻劑泵（以下稱“主泵”）機組設計規范要求首臺主泵進行全流量試驗，其余5臺進行小流量試驗。全流量試驗要求連續運行200小時，小流量試驗要求連續運行50小時。全/小流量試驗期間需要完成若干單項試驗，根據對試驗結果的評估，重復單項試驗直到滿足規范書要求。

1 水壓試驗

試驗臺、試驗回路、主泵及其輔助系統的承壓部件的強度試驗，本試驗預期分為2個獨立的試驗：（1）試驗1a 壓力25.8MPa；（2）試驗1b 壓力17.2MPa。

試驗臺進行首次主泵試驗（主泵首次全流量試驗和首次小流量試驗）前必須進行試驗1a。每臺主泵試驗開始前，必須進行試驗1b。

2 三級流體動壓機械密封試驗

三級動壓密封系統有特定的特性曲線。在主泵試驗過程中，測量和保存這些特性值。在調試和正常運行期間，對三級動壓密封系統主要參數進行控制和檢查，并形成“試驗記錄”。密封系統修正函數的顯示值是高壓節流泄漏流量、低壓密封泄漏流量和每級密封的壓力。通過與高壓節流泄漏圖表比較，驗證密封系統的修正函數是否滿足要求。

3 推力軸承試驗

雙向推力軸承是主泵的重要部件。這項試驗的目的是測試滑油供應系統和軸承是否存在缺陷。冷態工況運行期間（試驗3a），壓力緩慢升到高壓，在系統高壓力條件下，作用在軸承主推力瓦上的載荷很高，試驗持續時間預計大約90分鐘。熱態工況試驗期間（試驗3b），在1小時周期內，每5分鐘啟動一次泄油泵和頂油泵，這項試驗主要測試低溫潤滑油注入后，軸承溫度波動和運行期間的各項軸承參數。

4 高壓冷卻器換熱試驗

高壓冷卻器是主泵輔助系統的重要部件。冷卻器需要在注入熱態水時運行，此項試驗驗證當注入水系統失效時，高壓冷卻器能否將熱態注入水溫度從300°C冷卻到52°C以下。

5 啟動/停機試驗

試驗時，主泵的啟動和停機時間由不同運行工況決定，通過試驗測定的啟停機時間僅對正在試驗的主泵有效，對于其它的主泵，啟停機時間不一定相同。

6 振動&軸位移試驗

不同的運行工況下對泵軸振動和位移進行測量。此項試驗不單獨進行，在主泵整個試驗過程中，持續測量振動和位移值。

7 冷態與熱態運行試驗

在此項試驗中“冷態與熱態運行”被分成兩個單獨的試驗。（1）試驗7a-7f性能曲線試驗。試驗過程中，主泵的流量和揚程取決于不同的運行工況。在各種工況的采集周期內，縮短記錄的間隔時間，在這段時間內不進行其它的試驗。全流量試驗的過程中一直記錄流量和揚程參數，小流量試驗不能測量Q-H特性曲線。（2）試驗7g-7jNPSH試驗。測量NPSH特性曲線的試驗過程中，存在主回路水汽化的風險，因此必須減小吸入側的系統壓力。有兩種方法可以減小吸入側的系統壓力，第一種方法是保持系統壓力恒定，提高系統溫度；第二種方法是保持系統溫度恒定，減小吸入側的系統壓力。冷態工況下，使用第一種方法較好，將吸入側的系統壓力保持為恒定工況，并加熱系統，需要注意如果主回路的壓力較低時，NPSH值很容易達到150m。熱態工況下，減小吸入側的系統壓力，并保持溫度為恒定工況。每個NPSH值與吸入側壓力相關，參照啟機曲線，如果主泵達到曲線上的工況點，可以計算出主泵的凈揚程和流量。如果NPSH值達到150m，操作員需要提高吸入側的系統壓力，直到系統滿足額定運行工況。

8 冷卻水斷失試驗

冷卻水斷失試驗分為四個部分。保持注入水供給的情況下，四個單獨試驗分別為：（1）試驗8a滑油冷卻器冷卻水斷失試驗；（2）試驗8b高壓冷卻器冷卻水斷失試驗；（3）試驗8c電動機空氣冷卻器

冷卻水斷失試驗；（4）試驗8d全部冷卻水斷失試驗。進行這項試驗的目的：確定允許冷卻水斷失的極限時間。試驗過程中主泵保持運行，直到觸發停機的連鎖保護，例如推力軸承溫度太高。停機的連鎖保護將要觸發前恢復冷卻水供應。另外，如果在預定時間內，未觸發停機連鎖保護，也要恢復冷卻水供應。冷卻水供應后，主泵持續運行，直到恢復額定運行工況。

9 注入水斷失試驗

注入水斷失試驗分為三個部分。試驗過程中，冷卻水保持供應。為了降低主泵在單項試驗中損壞的風險，試驗9c僅在小流量試驗時進行。（1）試驗9a注入水斷失，主泵不停機，供應緊急注入水；（2）試驗9b注入水斷失，主泵停機，供應緊急注入水；（3）試驗9c注入水斷失，主泵停機，不供應緊急注入水。

10 注入水和冷卻水雙斷失試驗

此項試驗中，模擬冷卻水和軸封注入水同時斷失，之前進行的冷卻水斷失試驗，僅模擬了高壓冷卻器的冷卻水斷失。（1）試驗10a注入水和冷卻水雙斷失，不供應緊急密封注入水，主泵停機；（2）試驗10b注入水和冷卻水雙斷失，供應緊急密封注入水，主泵不停機。試驗10a的目的：冷卻水和注入水雙斷失后，測定軸封部件溫度達到限定值的時間。注入水斷失大約2分鐘，溫度可能達到極限值。注入水斷失時間最多2分鐘，操作員必須給密封系統供應注入水。關閉軸封注入水后，主回路的熱水通過緊急注入水管道和正常注入水管道進入密封室。通常情況主回路熱水在高壓冷卻器中冷卻，但是，由于冷卻水斷失，導致高壓冷卻器沒有冷卻作用，因此熱態水直接注入密封室。試驗10b的目的：在注入水和冷卻水斷失的熱態工況下，測定主泵能夠運行多長時間。如果主泵停機，對冷卻設備（比如軸承或電機的冷卻器）沒有影響。高壓冷卻器用于冷卻緊急注入水，但是，如果主泵停機，并且高壓冷卻器沒有冷卻水，那么緊急注入水也就不會通過注入水管路進入主泵。密封室會因為熱傳導和對流慢慢加熱。

11 全廠斷電試驗

萬一核電站發生電源斷電，主泵電機和輔助系統就有可能沒有電源供給。這種情況下，要保證主泵不損壞，并且主回路水不會泄漏。整個試驗期間，將進行電源斷失的模擬及評估計算。熱態停機至少30分鐘。控制泄漏的閥門和關閉停車密封的閥門需要單獨供應電源。停機后，如果停車密封沒有關閉，主回路水就會泄漏。熱態工況下停機較長時間，必須關閉泄漏閥門和停車密封，這樣能為電廠提供足夠的時間恢復供電。試驗期間，需關閉主泵的全部電源，即不給主泵電機和輔助系統供電。但是，低壓泄漏、高壓泄漏管道的閥門和氮氣供應系統的閥門需要單獨供電。

12 后座泄漏試驗

此項試驗的目的：在拆卸動壓密封系統后，測量有多少主回路水進入密封室。拆卸軸系組件后，下泵軸底部落到“檢修密封”面上，但是密封能力有限，少量的主回路水通過檢修密封泄漏到密封室內。檢修密封依靠葉輪和下泵軸的重量壓緊密封面，這就是檢修密封功能受限的原因。如果主回路的壓力太高，泵軸被頂起，主回路水就會進入密封室。全流量試驗與小流量試驗存在一些差別。最大差異是葉輪，小流量試驗安裝的不是產品葉輪，而是一個小流量和低揚程的小葉輪，因此小流量試驗無法測出Q-H特性曲線或主泵的NPSH值。小流量試驗的電機也不是產品電機，而是一臺空氣冷卻電機，功率較小，因此小流量試驗不能檢測電機空氣冷卻器的冷卻水損耗。由于小流量試驗功率低、揚程低、流量小，因此試驗臺的系統壓力也需要進行調整。在全流量試驗時，軸向力遠大于小流量試驗，因為葉輪重量、轉子軸向推力和系統壓力相較小流量都要大很多。

參考文獻

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