核电电动主给水泵系统(APA)

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§2.2.4 电动主给水泵系统（APA ）

一、 概述

主给水泵系统由三台并联的半容量的电动泵组构成，正常时两台运行，一台自动备用，为蒸汽发生器的二次侧提供所需的给水。每台给水泵组在8.79Mpa.a 的压力下能提供2298.5m 3/h 的有效输出流量。整个泵组安装在单独建造的基础上。

二、 系统功能

本系统的主要功能如下：

- 在规定的各种运行工况下，本系统将连续地经过高压给水加热器向蒸汽发生器提供所需的给

水。给水来源取自除氧器水箱；

- 在各种周波电源条件下，能正常提供给水； - 给水泵能满意地单台运行或两台并联运行；

- 处于备用状态的电动泵能在一台或两台运行中的给水泵之一跳闸时迅速投入运行； - 在反应堆额定热功率范围内，电动给水泵的变速方式能适应ARE 系统向蒸汽发生器供水的需

要；

- 两台电动泵并联运行提供蒸汽发生器所需的给水时，能具有适当的裕量； - 备用电动泵自动投入运行的过程中，蒸汽发生器给水量的减少低于接口手册中要求的允许值； - 电动给水泵系统的滤网有充分的过滤作用，足以保证压力级泵长期安全运行。 三、 系统描述

1. 电动给水泵的结构

如图所示，电动给水泵组由前置泵[Suction Stage Pump]（吸入级泵）、压力级泵[Pressure Stage Pump]、电动机、液力耦合器以及增速齿轮箱等主要部件组成。电动机轴的一端直接驱动前置泵，轴的另一端通过液力耦合器和增速齿轮箱带动压力级泵。前置泵由一台功率为7100KW 的鼠笼式异步电动机直接驱动，额定转速为1485rpm ；压力级泵由电动机轴的另一端通过增速齿轮及涡轮液力联轴器驱动，额定转速为5825rpm 。

2. 给水泵的给水主回路系统

电动给水泵的前置泵和压力级泵均属卧式、单级双吸泵。除氧器来的水经过三条降水管、前置泵入口电动隔离阀（APA101/201/301VL ）、临时粗滤网、异径接头，进入前置泵（APA101/201/301PO ），再从前置泵出口经装有异径接头、流量测量孔板的泵间联络管（此管与前置泵为法兰连接，与压力级泵为焊接）进入压力级泵（APA102/202/302PO ），然后经出口逆止阀和电动隔离阀送往高压给水加热器。在压力级泵与出口逆止阀之间设有接往引漏阀（再循环阀）的管线，每条引漏管线上有一只引漏阀

除氧器来水

图-1 电动给水泵

（APA106/206/306VL）。

3.给水泵引漏系统

每台给水泵组都单独设有防止由于低流量时过热而损坏泵的引漏系统。引漏管线由压力级泵出口引出，引漏流经过一个带有减压容器的引漏阀返回除氧水箱（ADG001BA）。引漏流量为620m3/h，约为泵额定流量的30%；阀门由气动执行机构操作，执行机构的控制信号是来自前置泵与压力级泵之间的跨接管上的差压流量信号。

当泵的流量降低到低于27%额定流量时，引漏阀开启。为了防止冲击，在引漏阀全关之前，压力级泵出口流量必须达到67.4%的额定流量。

引漏阀同时还起降压装置的作用。在引漏管线靠近除氧水箱处安装有补偿孔板，以使引漏管线保持足够的压力，防止发生闪蒸。在引漏阀的两侧都装有隔离阀，供维修隔离时用。

4.泵的机械密封

1)前置泵

泵壳的两端都有填料式机械密封，机械密封由管座式螺钉固定在驱动端和非驱动端的端盖上。填料函和端盖之间的泄漏是通过填料函法兰和端盖之间的压缩非石棉纤维环来防止的。所有的填料函都设有冷却水套，冷却水来自外来水源。

安装在泵两端的Burgmann 公司的机械密封都是卡盘式结构，并且密封是通过外来水源进行冷却的。

2)压力级泵

安置在泵轴每一伸出端的机械密封采用盒式结构，以利于更换。密封由一只动环和一只静环组成。密封部件具有一体化的唧液螺杆，用于提供由密封腔经过热交换器和磁性过滤器的液体循环流动。此外还有一个备用的磁性过滤器。泵在运转时，该循环流动是连续的，并由磁性过滤器返回密封壳，以提供冷却循环，并形成闭式冷却回路。热交换器的冷却水由SRI系统提供。

5.液力联轴器

秦山二期采用的液力联轴器是由德国Voith Turbo GmbH公司制造的R 16 K-550.1型带有增速齿轮的勺管调节式涡轮液力联轴器。其结构原理图如图-2所示。

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图– 2 液力联轴器原理图

1 带有油箱的壳体

2 输入轴

3 带有双螺旋齿轮的齿轮箱

4 一次轴

5 一次涡轮

6 二次轴

7 二次涡轮8 涡轮壳9 工作腔

10 勺管腔11 推力轴承12 滑动轴承

13 机械工作油泵14 机械润滑油泵15 电机带动的辅助润滑油泵16 勺管17 勺管驱动机构18 勺管驱动机构的凸轮盘19 管位置控制阀20 带有凸轮的油循环阀21 工作油压力释放阀

22 润滑油压力释放阀23 复式油过滤器24 润滑油冷却器

25 工作油冷却器26 仪表27 止回阀

28 控制油的可调孔板

1)主要结构

联轴器包括以下部件：

-一次轴和一次涡轮

-二次轴和二次涡轮

-联轴器壳（法兰连接在一次涡轮上，由二次涡轮侧的壳体封闭）

-包括勺管控制机构的勺管套

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一次轴与一次涡轮、二次轴与二次涡轮之间都采用刚性连接。一次轴通过变速齿轮箱与电动机相连接，二次轴与压力级泵相连接。一次涡轮、二次涡轮和联轴器壳构成了工作腔。勺管和勺管套与液力联轴器是一个整体。二次轴支承在勺管套上。

I.壳体

机械齿轮箱和联轴器统一容纳在一个封闭的箱体内。油箱用法兰固定在箱体的底部。

II.齿轮箱

齿轮箱包括带有齿轮的输入轴，齿轮与液力联轴器的一次轴上的齿轮相啮合。

III.轴承

所有的轴都由滑动轴承支撑，并由润滑油润滑。

IV.油泵

工作油与润滑油回路是相互独立的；但两者使用的油都是取自同一油箱的一种油。油由泵来输送。

工作油泵和润滑油泵由同一根输入轴驱动，轴的动力来自液力联轴器的输入轴的旋转。一台由交流电动机驱动的辅助润滑油泵用来在泵组起动、停运过程中以及事故工况下提供润滑油。还安装有一台由直流电动机驱动的辅助润滑油泵作为备用（这台由220V直流电动机驱动的辅助润滑油泵并不是安装在液力联轴器的本体结构上的，而是安装在联轴器箱体以外的地方，通过管线从联轴器箱体内的油槽中吸油）。

2)相关概念

I.能量的传输

齿轮变速液力联轴器可以将能量无级地从电动机传递到被驱动端，能量通过如下途径传递：

-电动机和齿轮液力联轴器之间通过一个接触式挠性联轴器传递；

-液力联轴器的输入轴和涡轮一次轴之间通过增速齿轮传递；

-一次涡轮和二次涡轮之间通过工作油的液力传递；

-齿轮液力联轴器和被驱动部件（压力级泵）之间由接触式挠性联轴器传递。

因此对压力级泵的无级调速可以通过对勺管的控制实现。

电动机的转动动能传递给一次涡轮（相当于泵的作用），一次涡轮的转动使工作油被加速，机械能被转化为工作油的动能。二次涡轮（相当于透平的功能）吸收了工作油的动能，并将其转化回机械能。这样能量就传递给了压力级泵，使其转动。

II.滑差

在能量传递的过程中，二次涡轮的转速要低于一次涡轮的转速，这个转速的差称为“滑差”。产生滑差的主要原因是涡轮和工作油的摩擦，使一部分机械能转化为了工作油的热能。因此，对工作油的冷却是必要的。

III.工作油循环

工作油通过工作油循环阀联轴器工作腔，由于旋转的离心作用，在工作腔内形成一个旋转的油环。勺管的位置决定了勺管腔内的油环的厚度，同时也决定了工作腔内的油环厚度（勺管腔于工作腔是连通的）。勺管将被加热的工作油直接引向工作油冷却器，工作油在那里得到冷却，然后通过工作油循环阀返回液力联轴器，完成工作油的循环。

如果需要增加联轴器内的工作油的油量，可调节勺管的位置，工作油泵将从油箱中抽取更多的油供联轴器使用。

工作油的流速：

工作油循环阀控制工作油的流速以补偿整个回路的阻力损失。回路中的任何超压都会使多余的油通过压力释放阀返回油箱。

工作油的压力：

工作油的压力即是压力释放阀的整定压力。

工作油的温度：

在工作时保证冷却水的供应是非常必要的，通过对冷却水流量的控制即可实现对工作油的温度的控制。

IV.熔塞

如果在事故工况下，工作油的温度达到160℃，封固塞子的低熔点焊料熔化，工作油从工作腔中甩出，进入联轴器箱体内，使联轴器失油而停止工作。工作油高温可能是由冷却功能失效或联轴器过负荷引起的。

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