一种主泵轴封辅助系统的制作方法

本实用新型涉及压水堆核电厂系统领域，具体涉及一种主泵轴封辅助系统。

背景技术：

目前国内大部分压水堆核电厂的反应堆冷却剂泵(也称“主泵”)采用立式轴封泵。二代改进型核电厂中，部分采用100-D型主泵，其轴封为静压+摩擦式组合机械密封，而我国自主研发的三代核电技术——“华龙一号”示范工程主泵的轴封为三级流体动压轴密封+停车密封，这两种轴密封的辅助系统有较大差别。

对于三代核电技术“华龙一号”的轴封而言，该“华龙一号”的主泵轴封组件由三级密封组成，三级密封具有相同的结构。设计上每级密封都能承受全部的系统压力，在正常运行工况下，每一级密封各自承受系统压力的三分之一，三级密封可以互换。

当主泵正常运行及启动和停运惰转阶段，主泵轴封组件都需要轴封注入水来冷却润滑轴封组件。主泵轴封水作为反应堆冷却剂的一部分，其水化学特性的要求与主回路的反应堆冷却剂是一致的。然而其温度不能过高，因为高温会使轴封组件的材料损伤。

现有主泵轴封组件由化学容积控制系统(RCV)提供轴封注入水。轴封注入水在第一级密封附近进入轴封组件。在密封室内，注入水流分成3个主要支流：

注入水的第一部分在对第一级密封冷却后，沿着泵轴润滑和冷却下部径向轴承。这部分注入水经过下部轴承之后在叶轮后面(即叶轮和导叶之间)汇入反应堆主冷却剂。

注入水的第二部分通过节流管路后压力降低，然后进入第二级的密封腔冷却第二级密封，然后再次通过节流管路后压力降低，在离开反应堆冷却剂泵后，成为高压泄漏的一部分。

注入水的第三部分通过节流管路后压力降低，然后冷却第三级密封，之后再次通过节流管路后压力降低，在离开反应堆冷却剂泵后也成为高压泄漏的一部分。

除了这三条主要支流外，每级密封自身的泄漏是非常小的。第一级密封的泄漏水与冷却第二级密封的注入水汇合。同样，第二级密封的泄漏水与冷却第三级密封的注入水汇合。第三级密封的泄漏水单独离开密封室，第三级密封的泄漏水称为低压泄漏。

主泵轴封组件的轴封注入水由化学容积控制系统(RCV)提供，轴封注入水经高压冷却器后进入主泵轴封组件；高压泄漏的轴封水返回至RCV；低压泄漏引入核岛疏水排气系统(RVD)。高、低压泄漏管线上分别设置远传控制的电动隔离阀。

由于主泵的正常轴封注入水是由化学容积控制系统的上充泵提供，当发生丧失厂外电事故，或者上充系统故障时，会导致主泵正常轴封注入水丧失或者短时间内无法恢复。在此期间，反应堆堆芯的剩余热量需要依靠主泵惰转来导出，主泵在惰转期间也需要依靠轴封注入水冷却润滑轴封组件且不使主回路的热量向上传导。在此工况下，由于热量向上传导，容易影响反应堆的安全性，并会导致主泵损坏。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：现有技术中当发生丧失厂外电事故或者上充系统故障时，导致的主泵轴封注入水丧失工况，影响反应堆的安全性并导致主泵损坏的问题，目的在于提供一种主泵轴封辅助系统，系统可在轴封失去正常注入水条件下，为主泵轴封组件提供应急注入水，以确保主泵轴封组件的完整性，即确保一回路压力边界的完整性，因此提高核电厂的安全性。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种主泵轴封辅助系统，包括由三级密封组成的主泵轴封组件，通过主泵轴封注入管线为主泵轴封组件提供轴封注入水的化学容积控制系统，位于主泵轴封组件上的主泵叶轮出口；

所述主泵叶轮出口通过应急自循环轴封注入管线与主泵轴封注入管线连通，所述应急自循环轴封注入管线上设置有阀门。

本实用新型将从主泵叶轮出口引出的反应堆冷却剂，经过阀门汇入主泵轴封注入管线。由于主泵叶轮出口的冷却剂压力高于主泵轴封入口，可以形成自循环回路。因而，本实用新型利用自然循环原理，将反应堆冷却剂自泵壳内引出，作为应急轴封注入水经该系统循环管线注入轴密封，以确保主泵轴封组件的完整性，从而确保一回路压力边界的完整性，提高核电厂的安全性。

通过上述设置，本实用新型可以在发生丧失厂外电事故或者上充系统故障时，有效应对丧失厂外电等事故下主泵轴封组件的冷却和润滑，并不使主回路的热量向上传导，确保了主泵轴封的完整性，提供了核电厂运行的安全性。

进一步，所述主泵轴封注入管线上还设置有高压冷却器，所述应急自循环轴封注入管线连通在高压冷却器与化学容积控制系统之间的主泵轴封注入管线上。

本实用新型中的高温高压的反应堆冷却剂经过高压冷却器冷却，温度降至主泵轴封所接受的温度后，进入主泵轴封组件。应急轴封注入水可为主泵轴封提供至少24小时的冷却注入水，在此期间核电厂的专设安全系统可以将反应堆带入安全停堆状态，进一步确保了主泵轴封的完整性，提供了核电厂运行的安全性。

更进一步，所述主泵轴封注入管线上设置有压力表和温度计；所述压力表为一个，位于主泵轴封组件与高压冷却器之间；所述温度计为两个，分别位于高压冷却器两侧。所述主泵叶轮出口位置处也设置有温度计。

本实用新型通过在该主泵轴封注入管线和应急自循环轴封注入管线上设置温度、压力监测信号，并配合主泵各级轴封的温度、压力等参数的监测信号，使操纵员在主控室实时监视该应急循环系统的运行状态，提高核电厂运行的可靠性。

优选地，所述阀门为电动阀门。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型可以在发生丧失厂外电事故或者上充系统故障时，有效应对丧失厂外电等事故下主泵轴封组件的冷却和润滑，并不使主回路的热量向上传导，确保了主泵轴封的完整性，提供了核电厂运行的安全性；

2、本实用新型结构简单、效果显著，本实用新型可为主泵轴封提供至少24小时的冷却注入水，在此期间核电厂的专设安全系统可以将反应堆带入安全停堆状态，进一步确保了主泵轴封的完整性，提供了核电厂运行的安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-主泵轴封组件，2-化学容积控制系统，3-主泵叶轮出口，4-主泵轴封注入管线，5-应急自循环轴封注入管线，6-高压冷却器，7-阀门，8-压力表，9-温度计。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

一种主泵轴封辅助系统，包括由三级密封组成的主泵轴封组件1，通过主泵轴封注入管线4为主泵轴封组件1提供轴封注入水的化学容积控制系统2，位于主泵轴封组件1上的主泵叶轮出口3。

本实用新型中主泵轴封组件1的轴封注入水由化学容积控制系统2提供，轴封注入水进入主泵轴封组件1中；主泵轴封组件1的三级密封结构使第一级密封的轴封注入水对轴承冷却后汇入反应堆主冷却剂，第二级密封和第三级密封的高压泄漏的轴封注入水返回至化学容积控制系统2，第三级密封的低压泄漏引入核岛疏水排气系统。高压泄漏和低压泄漏的管线上分别设置远传控制的电动隔离阀。本实用新型中化学容积控制系统2的简称为RCV，核岛疏水排气系统的简称为RVD。

本实用新型中，同时另外设置一路应急自循环轴封注入管线5，该应急自循环轴封注入管线5连通主泵叶轮出口3和主泵轴封注入管线4，并在应急自循环轴封注入管线5上设置一个阀门7。同时，所述主泵轴封注入管线4上还设置有高压冷却器6，所述应急自循环轴封注入管线5连通在高压冷却器6与化学容积控制系统2之间的主泵轴封注入管线4上。

其中，高压冷却器6为管壳式换热器。管侧为轴封注入水，壳侧为设备冷却水。在应急轴封注入投运工况下，设备冷却水需将一回路反应堆冷却剂的温度冷却降至主泵轴封组件1可接受的温度。管侧和壳侧均采用高压设计，满足当传热管破裂的情况下，依然保证一回路压力边界的完整。

本实用新型中，自主泵叶轮出口3的反应堆冷却剂，经阀门7汇入主泵轴封注入管线4。由于主泵叶轮出口3的冷却剂压力高于主泵轴封组件1的入口，因而可以形成自循环回路。当由于丧失厂外电源等事故等原因导致主泵轴封组件1的正常轴封注入水丧失时，阀门3开启，应急自循环轴封注入管线5投入运行，高温高压的反应堆冷却剂经过高压冷却器6冷却，温度降至主泵轴封组件1所接受的温度后，进入主泵轴封组件1。应急的轴封注入水可供主泵轴封组件1冷却24小时，在此期间核电厂的专设安全系统可以将反应堆带入安全停堆状态。因此该设计可以提高核电厂运行的安全性。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中进一步优化了主泵轴封注入管线4和应急自循环轴封注入管线5的设置，具体设置如下：

所述主泵轴封注入管线4上设置有压力表8和温度计9；所述压力表8为一个，位于主泵轴封组件1与高压冷却器6之间；所述温度计9为两个，分别位于高压冷却器6两侧。所述主泵叶轮出口3位置处也设置有温度计9，如图1所示。

所述应急自循环轴封注入管线5上设置的阀门7优选为具有远传功能的电动阀门。本实施例中高压泄漏、低压泄漏的管线上的隔离阀以及应急自循环轴封注入管线5上的隔离阀均采用远传控制的电动阀。上述阀门接受自动联锁信号的控制，并在主控室设置手动开关控制，并显示阀门的开关位置。

并且，在主泵轴封组件1的第二级密封和第三级密封前，以及高压泄漏和低压泄漏的管线上均分别设置一个压力表。现有技术中，主控室分别设置了主泵轴封组件1注入、第二级前、第三级前的压力，以及高压泄漏、低压泄漏的压力监测及异常报警；主泵轴封注入管线5的压力信号也作为主泵启泵的联锁信号。在主泵轴封注入管线5和高压泄漏的管线分别设置一个温度计9，轴封注入水的温度过高需联锁停泵，并隔离高压泄漏和低压泄漏的隔离阀，轴封注入水的温度过低也不满足主泵运行要求，作为主泵运行的联锁条件；应急自循环轴封注入管线5设有温度计，用于监测应急自循环轴封注入管线5中反应堆冷却剂的温度信号，以确认应急自循环轴封注入管线5的投运情况，在正常运行工况下此温度过高则需检查阀门7是否误开启或者存在泄漏。

本实用新型设计的主泵轴封水辅助系统方案配置简单、理论基础成熟，可适用于华龙一号核电厂的主泵。通过增加应急自循环轴封注入管线5，在丧失厂外电源事故条件下，自动投运应急轴封注入水，确保主泵轴封组件1的完整性，从而确保一回路压力边界的完整性，提高核电厂的安全性。其在填补国内压水堆设计领域相关空白的同时，也具备进军国际市场的潜力。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。