核电厂通用机械设备之泵篇

核电厂通用机械设备之泵篇

一泵的概述

泵是将原动机的机械能转换成液体的压力能和动能从而实现流体定向运输的动力设备。泵在现代核电长的运行过程中，占有相当重要的位置，它是核电厂中应用较多的动力机械设备。在核电厂一、二回路及其核辅助系统和非核辅助系统中，只要有液体输送的地方，就离不开泵，泵所输送的液体有水、化学溶液、药剂、油类以及液态金属等。

如反应堆冷却剂回路的主泵、蒸汽回路中的主给水泵、凝结水泵、循环冷却水系统的循环冷却泵以及核与非核辅助系统的高、低压安注泵、上充泵、安全喷淋泵、辅助给水泵、设备冷却水、废液输送泵、核岛重要生水泵、常规岛冷却水泵、分离段疏水泵、辅助冷却水泵、主油泵、润滑油泵、生活上水泵等等。核电厂二回路如图一所示。

图一：核电厂二回路示意图

二核电站最常用泵的分类

与其他工业用泵一样，核电站最常用的泵按工作原理分类有叶片泵、容积泵和其它类型的泵，分述如下：

1.叶片泵：

（1）离心泵：液体流出叶轮的方向与主轴垂直，或装有离心式叶轮的泵。

①单极离心泵：单吸式离心泵；双吸式离心泵

②多级离心泵

在田湾核电站中，这类多级泵有安全壳喷淋泵（低压安注泵，余热排除泵）、高压安注泵、大流量上充泵（转子芯包如图二所示）、主给水泵、辅助给水泵、凝结水泵以及蒸汽发生器排污泵等等。

图二：大流量上充泵的多级转子芯包

（2）轴流泵（固定叶片；可调叶片）：液体流出叶轮的方向与主轴平行，或装有轴流式叶轮的泵。

（3）混流泵（蜗壳式；导叶式）：液体流出叶轮的方向与主轴不垂直也不平行，或装混流式叶轮的泵。可作为大容量机组的循环水泵。

（4）旋涡泵：是一种特殊类型的离心泵，叶轮是一个圆盘，四周铣有凹槽的叶片成辐射状排列。

（5）屏蔽泵（离心泵的一种）：在压水堆的冷却剂主循环泵即为屏蔽泵。

2.容积泵

（1）往复泵：活塞泵、隔膜泵、软管泵等

（2）回转泵：齿轮泵、滑片泵、螺杆泵等

3.其它类型的泵

（1）喷射泵

（2）真空泵

三泵的主要部件

下面以最常见的离心泵为例介绍泵的主要部件。离心泵的主要部件有叶轮、吸入室、压出室、导叶、密封装置和泵轴等。可在图三中找到相应的主要部件。

图三：三级离心泵结构图（蒸发器排污泵）

1—锥管2—泵壳3—键4—导流件5—叶轮6—叶轮贝帽7—泵盖8—锁紧垫片9—键10—密封垫12—密封压盖14—轴套15—轴承室端盖16—轴承18—轴19—卡圈20—定位环25—锁紧垫片26—轴承室端盖27—油封28—定位环29—键30—螺母31—定位环32—轴承33—轴承壳34—支腿35—O形圈36—密封垫46—导流件47—键48—导流件49—围筒50—压盖51—轴套

1.叶轮

叶轮的功能是将泵从原动机（马达、蒸汽轮机等）得到的动能传给被输送的流体。叶轮的布置和形状决定了叶轮的流体通道。

2. 吸入室

吸入室广泛指泵进口（吸入口）到叶轮进口前的一段流道（空间）。吸入室的功用是以较小的能量损失均匀地把液体从吸入管引入叶轮。

3.压出室

压出室是指叶轮出口处与出水管接法兰之间的部分空间称为压出室或压水室。

4.导叶

多级泵的液体是从前一级叶轮流入次级叶轮的，两级之间必须装导叶。导叶的作用是汇集前一级叶轮流出的液体，并在损失最小的条件下引入次级叶轮的进口或压出室，同时在导叶内把部分动能转化为压力能。

5.轴端密封

在泵轴伸出泵壳处装有轴密封装置，用来减少或限制带压液体流出泵外和防止空气进入泵内。离心泵常用的轴密封装置有填料密封和机械密封。

四核电厂常用泵的介绍

1.往复泵

往复泵包括活塞泵和柱塞泵。它适于输送流量较小、压力较高的介质。如低粘度、高粘度、腐蚀性、易燃、易爆、剧毒和放射性等各种液体。特别是当流量小于100m3/h、排出压力大于10MPa时，更加显示它有较高的效率和良好的运行性能。

理论上，往复泵的流量和排出压力无关，因此，使用往复式计量泵可以精确地、可调

节地输送各种介质。田湾核电站中使用隔膜式往复泵和隔膜式计量泵作物料配送，实现连续、精确输送操作、自动控制，对电站的可靠运行奠定了较好的基础。

小流量容积和硼酸控制泵由安装在公共底座上的泵、电动机和减速装置组成。泵的减速齿轮轴有带有橡胶衬套螺栓的联轴器相互连接。两个联轴器装在一个封闭的壳体内。泵为卧式三柱塞、曲柄连杆型泵。泵由电动机通过减速箱驱动，通过连杆机构将转动转换成活塞和导杆的往复运动，导杆的运动传给柱塞（活塞）。

正如图四所示，当反向运动时，活塞推动液体使进流阀门开启，液体从吸入管进入工作室。当活塞向前运动时，活塞使进流阀关闭，液体通过排流阀重新进入压力室。小流量容积和硼酸控制泵用来给主回路补水并将硼溶液或“纯净”的冷凝水输送入主回路系统。电动机驱动的小流量容积和硼酸控制泵可以调节泵的速度，因此泵的流量可以在20%～100%额定流量范围内变化。

图四小流量容积和硼酸控制泵

2.轴流泵

轴流泵的特点是流量大，扬程低。按照轴的安装位置可将轴流泵分为立式、卧式和斜式三种。立式轴流泵占地面积小，叶轮淹没在水中，无须灌水，可省去真空引水设备，起动方便。按水位变化情况，可考虑在电动机和泵之间，通过适当长度的轴连接，使电动机位于较高的位置，不致被水淹没。大多数轴流泵（或混流泵）都采用立式结构，大型轴流泵更是如此。田湾核电海水循环泵如图五所示，图六为秦山核电一期凝结水泵泵体。

一般情况，小型轴流泵（叶轮直径250mm以下）的叶片和轮毂铸成一体，叶片角度是不能改变的，这种轴流泵称为固定叶片式轴流泵，如图五所示。中型轴流泵（300mm以上）一般采用半调式叶轮结构,即叶片靠螺母和定位销钉就可转动叶片,改变叶片角度,再借助螺母和定位销使之固定,这种调节叶片,可适应更广的性能范围。