百万千瓦核电厂主泵推力轴瓦异常磨损原因分析与优化改进

某核电厂主泵在进行调试试验过程中,三台主泵主推力瓦在无顶轴油惰转期间轴瓦温度出现高报警后停泵,经解体检查发现主瓦表面出现异常磨损。本文对主泵轴承室及润滑油回路的结构与功能进行阐述,对主瓦异常磨损的原因从轴向载荷、最小油膜厚度、推力瓦表面质量等几个方面进行了分析,同时给出优化改进措施以提高主泵的运行安全性和可靠性。     

新轴承使核电站运行更稳定

正日前,由哈电集团哈尔滨电气动力装备有限公司完全自主研制的"华龙一号"核电机组反应堆冷却剂泵推力轴承在哈尔滨通过专家评审。反应堆冷却剂泵是核电站回路系统中的重要设备,而轴承则是反应堆冷却剂泵的关键部件,是核电站正常运行的重要保障。以往的金属轴承易磨损,为反应堆冷却剂泵的安全运行带来隐患,同时     

百万千瓦轴封型核主泵推力轴承的运行优化

推力轴承是核电站用轴封型核主泵的重要组成部分,本文针对核主泵启动过程中推力轴承副瓦由于异常磨损导致的温度升高问题进行了详细分析,提出了优化控制顶轴油泵启动时机和启动时间以及提高主泵启动时主系统压力的改进措施,并据此提出了后续机组推力轴承的优化设计方案。     

核主泵无顶油惰转推力轴承磨损研究

本文介绍了核主泵在无高压油顶起推力轴承推力瓦的工况下,惰转停机过程推力轴承的磨损规律研究。基于雷诺方程分析,推力轴承流体动压润滑的油膜压力及油膜厚度变化规律,惰转停机过程分为流体动压润滑阶段、不连续流体动压润滑阶段和边界润滑阶段。核电厂全厂断电(SBO)工况下,核主泵无高压油轴承顶起系统对于选用传统的金属材料摩擦副推力轴承会有较大磨损概率,因此应采取必要措施确保核电站的运行经济性和可靠性。本文提出了轴封式核主泵用油润滑双向推力轴承所采用的新型自润滑复合材料摩擦副,从根本上解决SBO工况下推力轴承摩擦副的磨损,停机后可以再次启动核主泵并稳定运行。     

行业信息

福清核电机组用冷却剂主泵泵壳水压试验成功中国一重经过二年零三个月的加工制造,克服技术、制造中的重重困难、攻克一道道难关,完成了福清核电站1号机组2号(3号)百万千瓦核电反应堆冷却剂泵泵壳制造工作。经过精心组织,于2011年12月31日在一重大连核电石化事业部,对福清反应堆冷却剂泵     

百万千瓦级核电站轴封型主泵研发方案

反应堆冷却剂泵是压水堆核电站一回路系统的关键设备之一,其可靠性直接影响到反应堆的安全运行。文中介绍了我国自主开发的轴封型反应堆冷却剂泵研发项目的必要性和项目总体研发策略,并基于华龙一号项目的设计要求,提出了轴封型主泵的总体技术方案、需要解决的关键技术问题及试验与鉴定项目。     

可倾瓦推力轴承惰转过程的最小膜厚预测方法

为建立可倾瓦推力轴承惰转过程中最小油膜厚度的预测方法,依据核主泵推力轴承的实际工作情况,基于雷诺方程的自编程序,分别进行热态和冷态下主、副轴瓦润滑性能参数的计算与数值模拟分析,提出可倾瓦推力轴承的最小油膜厚度的理论拟合公式,并对最小膜厚的计算值和拟合值进行对比和分析。结果表明：随着转速降低,主轴瓦的最小膜厚单调减小,副轴瓦的最小膜厚先增加后减小;主、副轴瓦最小膜厚的计算值可以和拟合值较好地对应,验证了理论拟合公式的可靠性。提出的理论拟合公式可以通过额定转速下的最小膜厚计算结果预测多种工作条件下的最小油膜厚度,为主泵惰转的安全性提供重要参考。     

核主泵轴承重载惰转停机承载性能研究

以某核主泵轴承为研究对象,针对其在重载惰转停机期间出现的主推力瓦磨损现象,指出了原轴承结构设计的不足,从轴承润滑理论出发,采用了DyRo BeS润滑计算软件,对主推力瓦惰转停机过程中的油膜厚度进行了分析。通过对推力瓦支点进行优化,并与原设计进行了对比分析,并进行了性能试验,验证了新设计的可靠性,为其他核主泵轴承的优化设计提供了一定的参考。结果表明:原推力瓦存在磨损的原因是瓦面面积不足且支点位置不合理,导致油膜厚度不够,在300r/min时便进入边界润滑状态,导致了很大的磨损风险。在支点位置改进之后,轴承的停机性能较之前有了明显的提高,有效避免了重载惰转停机过程中产生的严重磨损。     

百万千瓦核电站一回路运行参数变化对三轴承设计主泵性能的影响

某核电厂为1000 MW压水堆核电机组,其中反应堆冷却剂泵(简称主泵,下同)采用三轴承结构主泵,该结构主泵是在国内首次应用,在机组调试运行期间,针对一回路系统参数变化对主泵各项性能指标的影响进行了研究,得出了通过调节部分系统参数以改善主泵运行状态的有效措施,为后续国家"华龙一号"工程主泵的调试提供了参考经验。     

推力瓦热瞬态变形机理及抑制方法研究

针对核主泵水润滑推力轴承在事故工况下的热瞬态过程,建立了热固耦合瞬态有限元分析模型。基于所建立模型,分析了常见两层和三层结构推力瓦热瞬态过程瓦面变形,重点分析了三层结构推力瓦隔热层厚度对瓦面变形的影响。随后,进一步探索了遏制瓦面凹变形的方法,阐明了热瞬态过程中瓦面温度场分布不均是产生瓦面凹变形的主因。进一步提出一种新型包边式推力瓦,并仿真验证其能够有效降低热瞬态过程瓦面凹变形,为核主泵水润滑推力轴承的推力瓦设计提供了新思路。     

特殊流道主泵低流阻水力部件研究

主泵是反应堆冷却剂系统的主要设备之一,也是反应堆冷却剂系统压力边界的组成部分,能保证反应堆冷却剂压力边界的结构完整性。在实现主泵基础性能指标的同时,低流阻水力部件设计优化也应重点研究。根据特殊流道主泵结构形式,以降低主泵水力部件流动阻力系数为目标,开展特殊流道主泵低流阻水力部件设计,完成低流阻水力部件性能分析及低流阻优化,设计出能够满足要求的低流阻主泵水力部件。     

核主泵水润滑推力轴承试验的磨损颗粒研究

某核主泵水润滑推力轴承在试验浸银石墨瓦时,在类似热瞬态工况时出现异常振动及噪声,拆机发现石墨推力瓦和推力盘硬化层表面均出现较严重磨损,且石墨推力瓦出现局部剥落。采用化学、光学、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、电子探针等方法研究水润滑轴承试验的磨损颗粒相结构、形貌、成分、组织和磨损表面特征;明确热瞬态时不锈钢推力盘硬化层与石墨推力瓦的摩擦磨损形式和过程,得出水润滑推力轴承已经进入边界润滑状态,局部发生干摩擦的结论;提出一些改进建议,如将水润滑轴承瓦面材料改为碳素纤维复合材料以增加抗磨性能,改善瓦面形状以减少热变形,增加接触曲面硬化层以控制高应力曲面接触的微动磨损。     

核主泵水润滑推力轴承试验磨损颗粒研究

某核主泵水润滑推力轴承在试验浸银石墨瓦时,在类似热瞬态工况时出现异常振动及噪声,拆机发现石墨推力瓦和推力盘硬化层表面均出现较严重磨损,且石墨推力瓦出现局部剥落。采用化学、光学、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、电子探针等方法研究水润滑轴承试验的磨损颗粒相结构、形貌、成分、组织和磨损表面特征;明确热瞬态时不锈钢推力盘硬化层与石墨推力瓦的摩擦磨损形式和过程,得出水润滑推力轴承已经进入边界润滑状态,局部发生干摩擦的结论;提出一些改进建议,如将水润滑轴承瓦面材料改为碳素纤维复合材料以增加抗磨性能,改善瓦面形状以减少热变形,增加接触曲面硬化层以控制高应力曲面接触的微动磨损。     

轴封型反应堆冷却剂泵结构的对比分析

反应堆冷却剂泵(主泵)是压水堆核电站中的重要设备,其结构复杂,安全可靠性要求很高,本文主要介绍2种反应堆冷却剂泵的结构差异、各自的优点,对水力部件、轴承、机械密封和飞轮等进行对比分析。     

复杂约束条件下高核功率反应堆冷却剂泵动压控制方法

在高核功率反应堆冷却剂泵动压控制中，面临众多复杂约束条件，导致PID控制能力降低，增加主泵停运风险，进而影响整个核电站的安全运行。为了提高核电站供电能力，提出一种复杂约束条件下的高核功率反应堆冷却剂泵动压控制方法。通过分析高核功率反应堆冷却剂泵工作原理，选取有代表意义的高核功率反应堆冷却剂泵动压控制约束条件，并以此为基础，采集不同工况下主泵内部流畅运行所产生的液膜压力和叶轮压力，输入PID控制器中，根据PID控制器输出的控制策略，实现高核功率反应堆冷却剂泵动压控制。实验结果表明：方法可有效控制泵密封端面液膜压力，避免主泵内冷却剂外泄，且叶轮片表面的空化体积分数均处于较低水平，对密封端面和叶轮片的控制性能均较强。     

石墨水润滑动压推力轴承的起飞转速及磨损的量化研究

针对极端工况下石墨水润滑动压推力轴承的起飞转速及磨损难以量化的问题,利用核主泵半尺寸轴承对量化方法展开研究.建立了石墨水润滑可倾瓦推力轴承模型,采用摩擦副粗糙度作为衡量指标计算了理论起飞转速,并与起飞转速台架试验结果进行了对比;使用质量磨损率作为衡量磨损量化标准,进行了小试样试验和启停台架试验,二者结合对石墨不锈钢摩擦...     

AP1000主泵变频技术应用分析

AP1000反应堆冷却剂泵需在60年的设计寿期内经受3000次起动——停车循环,同时需进行调速运行以实现反应堆冷却剂系统在各种工况之间的切换。通过分析变频技术在主泵起动和调速中的应用,阐明了主泵采用变频技术的诸多优点和运行特性,同时提出了一些为保证主泵寿命和可用性的起动和运行变频调速要求,以提高核电厂的发电效率。     

某水电站推力轴承粘滞泵泵瓦支撑座结构改造

某水电站机组在以往的检修过程中发现推力轴承粘滞泵存在卡涩现象,改造前的粘滞泵泵瓦支架与瓦支撑属于刚性接触,运行过程中会导致粘滞泵径向串动,造成瓦支架在瓦支撑内摩擦,甚至发生卡阻情况,为此对粘滞泵泵瓦支撑座结构进行了改造,在瓦支撑内部增加了铜套,形成一种推力轴承粘滞泵泵瓦支撑座自润滑铜套结构,可有效防止粘滞泵出现卡涩现象。     

屏蔽式核主泵水润滑可倾瓦推力轴承推力盘的离心效应

屏蔽式核主泵避免了动密封问题,同时主泵中水润滑可倾瓦推力轴承有着尺寸大、推力盘转动惯量高、离心效应明显的特点。针对主泵中推力盘的结构特点及工况条件,基于有限元分析方法,建立考虑推力盘离心变形的可倾瓦推力轴承多场耦合计算模型。基于推力盘变形独立性探索了推力盘装配结构中两个关键间隙的设计参数:内轮毂端面与端面板直接接触,外套环与端面板之间留有间隙,屏蔽套与外套环之间应至少预留1.74 mm的间隙;探讨了推力盘装配结构对离心变形的影响:低转速下可倾瓦轴承可通过瓦块倾斜补偿推力盘变形,转速大于3600 r/min时推力盘变形迅速增大,极大增加润滑失效可能性;分析计算了不同结构尺寸下离心变形对推力轴承工作性能的影响:飞轮内轮毂凸沿外径的合理尺寸范围为0.63~0.67 m。     

中国秦山30万千瓦核电厂主泵满负荷试验——KSB公司RER 700型主泵性能简介

拥有技术上先进的反应堆冷却剂泵,是核电厂的骄傲。本文对秦山核电厂的反应堆冷却剂泵的设计特征,功能,材料和结构等作了较详细的介绍。该泵在KSB公司的试验台架上通过了严格考验,包括满负荷性能试验,冷却水和注入水断失试验,热虹吸运行等十多个试验项目,其结果表明,秦山核电厂的反应堆冷却剂泵,运行可靠,质量上乘,完全满足合同要求。全文约六千个中文字,图表十九幅。