淺析核電站軸封型主泵軸系設計方案

摘 要：核電站作為現(xiàn)代人們生活中不可或缺的供電設施，對于國家和人們的重要性可想而知，而一旦核電站發(fā)生斷電現(xiàn)象，可以想象會給生產和生活造成多大的影響，所以基于核電站斷電事件，我們要加強對核電站主軸的設計，讓核電站能夠更加高效地運轉，而在壓水堆核電站的主軸的設計方案中主要有三軸承和四軸承之分，本文就核電站軸封型主泵軸系設計的方案進行分析，希望對主軸系統(tǒng)結構的選擇有所幫助，讓核電站的斷電現(xiàn)象能夠得到有效避免。

關鍵詞：核電站用泵；冷卻劑泵（主泵）；軸系；設計方案；結構特點；比較

中圖分類號：TH311 文獻標志碼：A

主泵軸對于核電站來講是非常重要的，它的密封性能直接對核電站發(fā)生斷電時的安全性有非常大的影響，這就要求必須對現(xiàn)有核電站軸封型主泵軸的設計進行改進，對現(xiàn)有的核電站的軸封型主泵軸系的設計方案進行系統(tǒng)的分析，通過具體的在實踐中的應用，對現(xiàn)在正在服役的核電站所使用的軸封系統(tǒng)提出相應的關于主泵軸系統(tǒng)的改進方案，讓核電站的安全性得到非常有效的保障，讓核電站更好地為人們服務。國家應該加強對核電站安全的重視。

對壓水堆核電站進行分析，壓水堆核電站的軸封主要是由電機和泵本體以及儀表檢測控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成，而主泵的泵體結構的設計，主要是按照立式泵的結構進行設計的，根據(jù)反應堆的系統(tǒng)回路進行設計，讓一回路的主管道的過渡段和冷管段與泵體的主要的進出進行連接，而冷反應堆的在冷卻劑的作用下，讓其變成徑向吐出，軸向吸入的情況，讓其在一回路的循環(huán)系統(tǒng)中，能夠變成可以通過水力部件來對冷卻劑進行驅動，在泵的上面還設有軸密封的系統(tǒng)，讓核電廠正常的運轉中所造成的泄露量變成零，一回路的安全殼的作用是非常重要的，而作為主泵的主要安全結構，電機的趨同作用是非常大的，而在泵本體上就有電機支架和聯(lián)軸器相互之間進行聯(lián)合，讓主泵軸達到水電站在斷電情況下，安全性仍舊能得到很好的保障的目的。

1 軸系設計要求

軸系主要由葉輪，軸、軸承、飛輪、聯(lián)軸器和安裝在軸上的其他轉動部件、密封件及其定位組件等組成。其主要功能是支撐旋轉部件、傳遞扭矩和運行，驅動冷卻劑在一回路系統(tǒng)內循環(huán)流動。

1.1 運行要求

主泵軸系的運行要求主要包括：軸系的最小直徑應滿足不同運行工況扭矩傳遞的要求，主泵軸系的轉動慣量應足夠大，以滿足全廠斷電后利用主泵惰轉提供足夠流量。

1.2 設備安全及可靠性要求

在整個核電站的軸封型設備安全及可靠性對于主聚的運行至關重要，主泵作為轉動設備。其轉動部件的安全與可靠性顯得尤為重要。主泵軸系在設計過程中必須保證其安全性和可靠性，以確保主泵機組運行的安全和可靠。

1.3 可維修性要求

主泵軸系的設計應確保現(xiàn)場安裝、拆卸以及在役檢查與維修過程的可操作性，具體要求包括：設備尺寸應滿足廠房布置要求，檢修過程中冷卻劑發(fā)生的泄漏應控制在可允許范圍內。

2 軸系設計方案

2.1 軸系結構

這兩種結構軸系都可以將主泵劃分為泵本體、電機、軸助系統(tǒng)和儀表控制保護系統(tǒng)4個大的模塊。泵本體和電機兩大模塊通過軸系聯(lián)接，其設計方案與軸系的設計密切相關。

2.2 三軸承軸系結構

三軸承的設計在核電站主泵軸的設計中應用的是非常多的，而三軸承結構的主軸泵系統(tǒng)，主要是運用電機軸和剛性聯(lián)軸泵連接泵軸從而進行電機扭矩進行傳遞，同時三軸承在更換軸封組件和進行維修的時候也不需要對電機進行拆卸，這主要是由于三軸承主泵系統(tǒng)在電機軸和泵軸之間設置了中間軸，而在對中間軸進行設計的時候，就可以根據(jù)軸封組件維修中需要的空間進行要求。一般情況下軸承的主泵，都是雙向推力的軸承結構，在電機和泵的軸向的載荷主要是由軸承的雙向推力來承擔，而在主泵機組的轉子的部件，主要是會進行徑向載荷，通過3個徑向的軸承對徑向的載荷進行承擔，這就使得聯(lián)軸器不僅具有了傳遞扭矩的的功能，同時也兼具了對軸向力和徑向力進行承相的作用。

2.3 四軸承軸系結構

四軸承的系統(tǒng)結構相對于三軸承的系統(tǒng)結構來講，主要的不同在于四軸承主要是電機軸和主泵的泵軸通過繞行聯(lián)軸器進行連接的，同時也設置4個徑向軸在軸系上，由上下部的電機的上下部徑向軸承進行分別潤滑，同時在軸系上還有兩個推力軸承，主要是由泵上部的雙向推力和電機上部的單向的推力進行推動，而這兩者都是需要進行油潤滑的，并且由于四個軸承的總體結構長度都很長，導致主泵機組的重心降低了非常多，這就使得飛輪只能被設置在電機的下方。

核電站的軸封型軸系設計方案，如果采用四軸承的話，四軸承系統(tǒng)為了能夠正常的運轉，就必須采用鼓形齒聯(lián)軸器進撓性連接，同時也需要配置相應的潤滑油為整個四軸承系統(tǒng)進行潤滑，同時這種聯(lián)動方式也會讓泵和電機的關聯(lián)被降低，而在這一過程中所產生的載荷也將由電機和泵的軸承各自承擔。

3 對比分析及選型綜合分析

針對三軸承結構軸系主泵和四軸承結構軸系主泵，現(xiàn)從主泵的軸系設計要求、結構特點、設備維修和兩種軸系的互換性等4個方面進行對比，分析兩者之間的差異。

3.1 選型原則

不管是四軸承還是三軸承的主泵軸系設計，從設計本身來講都是非常可行的，都能夠滿足核電站軸封型主泵軸系統(tǒng)整個功能的要求，從這兩個系統(tǒng)在實踐中的使用來講，設備的設計、實驗、制造和鑒定以及工作量方面沒有非常大的差別的，方案間進行互相轉換也并沒有非常大的差別的，而核電站在進行軸封型主泵軸系選擇的時候，也可以從以下方面對進行參考：（1）軸承的具體制造廠：在選擇軸承系統(tǒng)的時候，可以先從軸承的制造廠開始選擇，根據(jù)不同的制造廠的自身的條件以及制造廠本身的制造工藝和主泵的設計等方面進行考慮。這個制造廠的主要生產制造的主導，如果是以泵為主導的，就可以優(yōu)先選擇四軸承的設計系統(tǒng)，這個選擇可以讓主泵軸對電機的依賴程度大幅度的降低，要是制造廠主要是以電機生產為主導的廠家，就可以選擇三軸承的方案，讓整個主泵軸電機的作用變得更加明顯。（2）核電站的主要用戶。這個方面主要是從核電站自身開始考慮，主要是對核電站要面向的客戶群體進行研究，在所有的滿足核電站發(fā)展的需要的主泵軸系統(tǒng)中以及整個主泵軸系統(tǒng)運行比較穩(wěn)定的，在進行日常的維護和檢修比較方便的主泵軸系統(tǒng)中，盡量選擇符合電站用戶需求的主泵系統(tǒng)，并且選出的系統(tǒng)既能滿足核電站的需求，也必須是已經(jīng)有豐富的運行經(jīng)驗的主泵系統(tǒng)，在針對主泵的具體的軸封的檢修時間以及震動的水平上進行比較的話，四軸承軸系的方案要遠勝于三軸的軸承的設計方案。

結語

綜上所述，在對核電站的軸封型主泵軸的設計進行分析后，可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的主軸系統(tǒng)設計方案都非常的不完善，這兩種設計方案各有優(yōu)點和缺點，都需要在未來的發(fā)展中進一步地完善，而在對核電的主泵軸進行選擇的時候可以根據(jù)現(xiàn)有的核電站的需求來進行選擇，并在使用的過程中，對于主泵軸系統(tǒng)出現(xiàn)的問題和不足進行改進，來保證核電站在發(fā)生斷電事故后，整個核電站的安全能夠得到非常好的保證，也要加強主泵軸運行過程中的穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]馮曉東，呂延光，江福，等.百萬千瓦壓水堆核電軸封型主泵研制綜述[J].水泵技術， 2016（6）：1-7.

[2]蔡龍. 軸封型核主泵軸向力計算方法及標定研究[J].水泵技術， 2017（2）：4-9.

[3]王文彬，張韻曾，齊淑尊，等.核電站軸封主泵外導流管鎖片孔的加工工藝[P].中國專利：CN107088672A，2017.

[4]李天斌，沈偉，盧熙寧.核電站主泵轉子穩(wěn)定性研究[J].水泵技術，2016（2）：1-5.