王飛
（中核核電運行管理有限公司運行五處，浙江海（hǎi）鹽（yán） 314300）
【摘 要】本文介（jiè）紹了核（hé）電廠主熱傳輸泵及軸封係統（tǒng）的工作原理，分析了主泵軸封水回流溫度高的可能原因及（jí）其應對處理（lǐ）措施，並借（jiè）鑒了（le）該事件的（de）外部經驗反饋。
【關鍵詞】主熱（rè）傳輸（shū）泵；軸封係（xì）統；處（chù）理措施；經驗反饋
1 主熱傳輸係（xì）統概述
主熱傳輸（shū）係統是由主熱傳輸泵（以下簡稱主泵）、蒸汽（qì）發生器、出口集管、入口集管、壓力管式燃料通道及相應連接管所組（zǔ）成的閉式環路。加壓重水冷卻劑在主熱傳輸係統（tǒng）中（zhōng）循環，將燃料通道中的核燃料裂變產生的熱量傳遞到蒸汽發生（shēng）器二次側的輕水，使其產生蒸汽，蒸汽驅動汽輪（lún）發電機發電。
2 設（shè）備描述
2.1主泵
主（zhǔ）泵位於蒸汽發生器和反應堆入口集管（guǎn）之間（jiān）。泵為立式、單（dān）級、雙蝸殼離（lí）心泵，有一個垂（chuí）直的入口（kǒu）管及兩個出口管。在正常運行工況下（xià），泵入口壓力為9.44MPa，出口壓力為11.25MPa，流量為2228l/s。每台泵由一台（tái）11.6kV的感應電動機驅動。為避免反應堆廠房內產生飛射物（wù）事故，在主泵電機上不設置飛輪，通過增加電機轉子主軸質量方式，使其轉動慣量為1825kgm2，這樣確保了當電機失去電源時，泵惰轉流量下降速率與停堆後反應堆功率下降的速率相匹配，有效地導出堆內餘（yú）熱（rè）和衰變熱。當主泵惰轉停止後，主熱傳輸係統靠自然循環（huán）的方式以蒸汽發生器為熱阱繼續導出堆芯的（de）衰變熱。
2.2主（zhǔ）泵電機
每台主泵（bèng）帶有一台6.7MWe的感應電機。該感應（yīng）電機屬鼠籠式，靠空氣和（hé）水來冷卻。每台電機有兩（liǎng）個（gè）徑向軸承和一個雙重作用的止（zhǐ）推軸承，均用油潤滑。起動時，頂軸油係統就將（jiāng）高壓油輸送至（zhì）止推軸承的兩側（cè）。頂軸油係統在主泵啟動和惰轉期間為泵提供潤滑。
2.3主泵軸封係統（tǒng）
主熱傳輸係統中有四台主泵，這四台主（zhǔ）泵正常都是在高溫高壓的環境下運行，所以（yǐ）每台主泵都設計了一套包括三道機械密封（fēng）和一道備用（yòng）密封的（de）裝置（zhì）防止冷卻劑泄漏，而當主泵高速轉動時機械密封的各個部（bù）件之間會相互摩擦發熱（rè），所以需要主泵軸封注入係統向主泵機械密封和軸承等部（bù）件連續注（zhù）入幹淨、低溫（wēn）的冷卻水進行冷卻和潤（rùn）滑（huá）來防止這些設備的損壞。
3 主泵軸封回（huí）流溫度（dù）升高現象及可能原因分析
3.1主泵軸封回流溫度升高現象
2014年8月8日，某（mǒu）機組1#主泵軸封回流（liú）水溫度（dù）在40分鍾左右的時間從61.2攝（shè）氏度逐漸（jiàn）上升到近67攝（shè）氏度，隨後溫度有所下降（jiàng）並緩慢波動。在7月（yuè）30日也發生過類（lèi）似波動，在軸封回流水溫（wēn）度波動期間，三級密（mì）封的（de）壓差也發生波動，但泵的其他參數均保持原有狀（zhuàng）態，沒有明顯改變。
根據主熱傳輸係統運行手冊98-33000-OM-001規定：主泵軸封冷卻水出口溫度高報警值（zhí）為80攝氏度，當（dāng）溫度達到93攝氏度，且滿足下列1）或（huò）2）條件之一，就需要停堆、停泵並對主熱傳輸（shū）係統進行降壓冷卻。
1）下列參數中（zhōng）的任意一個同（tóng）時出現惡化趨勢：
主泵各級密封腔室壓力
主泵軸封注入（rù）流量
主泵軸封回流溫度
主（zhǔ）泵電機（jī）上/下（xià）軸承殼振
主泵X/Y向軸位移
主泵軸承殼振
2）確（què）認不是儀表故障。
因此，雖然1#主泵的軸封回流（liú）溫度距離報警值乃至停泵值仍有較大（dà）裕（yù）量，但（dàn）是仍（réng）然應該加強監視避（bì）免參數突然惡化，甚至導致停泵、停堆的後果。
3.2主泵軸封回流溫度升高可能原因分析
3.2.1機（jī）械密封（fēng）故障
機械密封故障產生的（de）主要原因有：由於高壓差（chà）存在，造成磨損；由於注入水中顆粒的存（cún）在，造成磨損（sǔn）；由於高溫或瞬（shùn）態高（gāo）溫的存在（zài），造成磨損（sǔn）和變形。
級或第二級（jí）機（jī）械密（mì）封失效：當主（zhǔ）泵級或第二級密封前後壓差低於1MPa超過1分（fèn）鍾（zhōng）且該主泵剩餘（yú）兩（liǎng）級密封前後壓差同步上升且大於4.2MPa時，可以判定為級或第二級機械密封失效。這種工況下可以保持主泵繼續運行，但由於另兩道完（wán）好的（de）機械密封的壓差和承受的載荷增大（dà），發生故障的概率（lǜ）也相應增大，所（suǒ）以需密切地監視另外2道（dào）機械密封的運行狀況。如果另外（wài）兩道機械密封也出現惡化，則需盡快手動觸發停堆（duī），停運出現故障的主泵並將機組置於冷態卸壓（yā）狀態。
第三級機械密封失效：當主泵第三級密封前後壓差低於1MPa超過1分鍾且該主泵級和第（dì）二級密封前後壓差同步（bù）上升且大於4.2MPa時，可以判（pàn）定為第三道機械密封失效。由於第三級密封失效後，重水往重水收集係統的泄漏將會大幅度增加，並會（huì）有少部分重水會泄漏到外界，這時需降功率，將機組置於冷態卸（xiè）壓（yā）狀態。
兩道機械密封失效：當主泵有兩道機械密封的前後壓差小於1MPa超過1分鍾且另（lìng）一道密封前後壓差大於7.5MPa時，可以判定為該主泵有兩（liǎng）道機械密封同時失效。這種工（gōng）況（kuàng）下剩下完好的那道機（jī）械密封幾乎獨自承（chéng）受整個係統的壓降，盡管在設計上每一級機械密封都可以承受全壓，但故障的概率大大增加了。為了防止Z後一道機械密封受損，發生小LOCA事故，所以需盡快手動觸發（fā）停堆（duī），停運出（chū）現（xiàn）故障的主泵並將機組置（zhì）於冷態卸（xiè）壓狀態。
三道機械密封同時失效：當主（zhǔ）泵的三道機械密封的前後壓差都小於1MPa超過1分鍾（zhōng）時，可判（pàn）定為該主（zhǔ）泵三道機械密封同時失效。這（zhè）種（zhǒng）工況下密封（fēng）冷卻（què）水流將旁通、第二、第三道壓力分配環管，而直接進入備（bèi）用機械密封內，備用密封所承受的壓（yā）力接近於整個熱傳輸係統的壓力。由於備用機械密封不是（shì）完全防漏的，所以部分重水（shuǐ）可（kě）能會泄漏和蒸發出來，而備用機械密封也一旦失效，會有大量重水流（liú）到廠（chǎng）房內，相當於主係統的LOCA事故。這時需盡快手動觸發停堆，停運（yùn）出現故障的主（zhǔ）泵並將（jiāng）機組（zǔ）置於冷（lěng）態卸壓狀態。
3.2.2軸封注入流量降低或（huò）失去
如果正常軸封注入流失去，係（xì）統本身（shēn）就會轉入備用（yòng）注入狀態。主泵運行時（shí）來自熱傳（chuán）輸係統的備用軸封注入流先進入機械密封冷卻器進行冷卻，然後到在流過三道密封返回到重水儲存箱（xiāng）。
如果正常軸（zhóu）封注入失去，則主熱傳輸泵靠備用軸封（fēng）注水係（xì）統的運行時（shí）間Z多隻能24小時，以避免泵的機械密封發生故（gù）障。因為此時備用軸封注入（rù）流直接來自主熱傳輸係統，沒（méi）有經過過濾器過（guò）濾，水中的固體微粒（lì）會累積在機械密封（fēng）內。這些固體微粒有可能損傷（shāng）機械（xiè）密封。
3.2.3失去冷卻水
失去循環冷卻水將導（dǎo）致正常軸封注入水失去冷卻。雖然當（dāng）主泵運行時，由於泵輔助葉（yè）輪和軸承對軸封水流的摩擦加熱作用，機械密封的溫度會緩慢升（shēng）高，但由於來自上充泵出口的（de）軸封注入水溫度僅為40℃左右，所以（yǐ）在（zài）短時間內軸封（fēng）入口混合流的溫度一般不會超過93℃的停泵溫度限值。
如果60分鍾以後（hòu），再循環冷卻水係統仍無法恢複對軸封冷卻器的冷卻，則必須停堆停機，並立即停運受影響的那台主泵和另一環路（lù）上相對應（yīng）的一台主泵。
3.2.4溫控回路故障
由於儀表故障導致溫（wēn）度輸出波動的虛假信（xìn）號。但是儀控回（huí）路全麵檢查標（biāo）定需（xū）要停（tíng）泵，因此隻能利用大（dà）修或者小修期間對溫控回路進（jìn）行全麵（miàn）的檢查標定。但是從溫度曲線變化及曆史檢（jiǎn）修情（qíng）況判斷，該溫控回路顯示（shì）的溫（wēn）度應（yīng）該是正常的。
4 外部經驗反饋
1）2008年8月26日，某國外核電站一號主泵因機械密封回流水溫度高（gāo），且同時（shí）出（chū）現密封壓力大幅度波動並觸發壓力報警而停運該泵。其密封水回流溫度為63攝氏度，密封壓力Z高（gāo）達到5.5MPa。該機械密封的運行時間遠低於設計壽命（mìng），分析認為是機械密封內有雜質（zhì）進入，導致密封麵磨損並引發（fā）密封泄漏失效。
2）1994年12月20日，國外某核（hé）電站的P9/P10號主泵，因機械密封回流水溫度高而停運。P10的機械密封回流水溫度達60攝氏（shì）度以（yǐ）上，同時機械密封（fēng）壓力出現了劇（jù）烈波動。Z後停堆更換機械密封消除缺陷。
來源：《科技視界》2017年第（dì）2期
