可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统。该系统把原有敞口的主泵头箱改为封死头箱并在排气溢水管线上加装两个电动截止阀以及在头箱上部三通加装一个排气阀；通过节流件、止回阀和稳压罐构成压力稳定系统，缓冲去盐水供应系统压力波动对头箱的影响；利用现有的氮气低压系统并加装调节氮气压力用的手动截止阀和关闭截止氮气供应用的手动截止阀构成稳压罐的充气系统；通过打开与止回阀并联的电动截止阀、主泵头箱排气溢水管线上的排气阀，并关闭稳压罐进水管道上的电动截止阀，可快速切断改造回路部分与原系统的联系；通过开启稳压罐充气管道上的关闭截止氮气供应用的手动截止阀，可在反应堆运行时进行补气。
【专利说明】可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统，特别涉及在反应堆安全壳条件下利用安全壳内的去盐水供应系统和氮气供应系统建造为主泵头箱提供稳定压力源进而提高主泵轴承室静压的增压稳压系统。
【背景技术】
[0002]田湾核电站采用俄罗斯VVER反应堆堆型，其主泵采用水作为轴承的润滑剂，以水为润滑剂的主泵轴承具有经济性高、无消防隐患、易维护保养、系统简化等诸多优点，但也带来了相应的技术问题。在田湾核电站的主泵运行一段时间后，检修人员发现主泵轴瓦上存在着一些类似于因空化磨损而产生的、凹凸不平的非光滑磨损面。出现非光滑磨损面的原因可能源于主泵轴承采用了水作为冷却和润滑介质，与润滑油不同，水发生气液相变的压力和温度临界点相对更低，这就意味着水比润滑油更容易发生汽蚀，对主泵轴承产生空化磨损，因此要求主泵轴承室的静压应高于某一限值，以提供足够的空化裕量。主泵轴承室的静压由轴承冷却回路的泵、头箱高度差和大气压提供，由于反应堆安全壳内部空间有限以及轴承冷却回路的运行特性不宜进行变化，为使主泵轴承室的静压高于某一限值，只有封死头箱引入稳定的压力源。对于头箱而言，最直接和简单的压力源就是去盐水供应系统，而去盐水系统的压力是不稳定的，必须解决去盐水系统压力引入到头箱的压力稳定、运行工况建立、参数测量和预警机制等关键问题。通过对国内外文献检索，未见相关技术的报道。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统，以提高轴承室静压来缓解主泵轴承的空化磨损，从而提高水润滑主泵径向止推轴承的运行可靠性，提高反应堆的安全性。
[0004]为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为:
[0005]一种可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统，去盐水净化系统与IXU泵连接，IXU泵与手动截止阀A连接，手动截止阀A与电动截止阀A连接，手动调节阀与电动截止阀A并联；电动截止阀A依次与节流件、止回阀连接，电动截止阀B与节流件、止回阀并联；止回阀分别与主泵头箱和电动截止阀C连接，电动截止阀C与稳压罐连接，电动截止阀C与稳压罐之间设置有压力变送器A ;稳压罐差压液位计与稳压罐连接；稳压罐分别与水封平衡阀的一端、手动截止阀B连接，手动截止阀B与地坑连接，水封平衡阀的另一端与手动截止阀C连接,手动截止阀C与地坑连接；稳压罐还与截断氮气供应的手动截止阀连接，水封平衡阀的另一端连接在稳压罐与截断氮气供应的手动截止阀之间，手动截止阀与调节氮气压力的手动截止阀连接，调节氮气压力的手动截止阀与氮气供应系统连接；主泵头箱连接有压力变送器B，主泵头箱与主泵轴承室连接，主泵头箱与主泵头箱差压液位计连接；主泵头箱还分别与排气阀和电动截止阀D连接，排气阀与大气连接，电动截止阀D与电动截止阀E连接，电动截止阀E与地坑连接。
[0006]所述主泵头箱为封闭容器。
[0007]所述稳压罐采用氮气与水直接接触。
[0008]该系统工作初始态的建立流程为:第一步，关闭电动截止阀A和电动截止阀C，打开电动截止阀B、电动截止阀D、电动截止阀E以及排气阀，主泵头箱与大气直接接触，去盐水净化系统的去盐水在IXU泵的驱动下进入到主泵头箱，通过手动调节阀调节去盐水进入到主泵头箱的流量，持续运行半个小时以上；第二步，打开电动截止阀C、手动截止阀C，关闭手动截止阀B，去盐水进入到稳压罐，待稳压罐液位充满后，去盐水从手动截止阀C溢出到地坑，然后持续运行10分钟；第三步，关闭电动截止阀C、手动截止阀C，打开截断氮气供应的手动截止阀，缓慢打开调节氮气压力的手动截止阀，通过调节氮气压力的手动截止阀的开度调节稳压罐中的压力，当压力变送器A的测量值处于0.05、.1MPa，停止调节手动截止阀的开度，打开手动截止阀B，通过氮气供应系统给稳压罐充气，保持调节氮气压力的手动截止阀的开度不变；当稳压罐差压液位计测量值处于液位要求值时，关闭手动截止阀B ；第四步，待手动截止阀B关闭5分钟后，缓慢增大手动截止阀的开度，当压力变送器A的测量值处于压力要求值时，关闭截断氮气供应的手动截止阀，过10分钟后，打开手动平衡阀；第五步，缓慢增大手动调节阀的开度，当主泵头箱液位处于满液位，并且去盐水从排气阀和电动截止阀D、电动截止阀E溢出时，关闭电动截止阀D、电动截止阀E以及排气阀，再缓慢增大手动调节阀的开度至最大，待稳定5分钟后，打开电动截止阀A，关闭电动截止阀B，过2分钟后，打开电动截止阀C，把手动调节阀的开度调至最小，工作初始态建立完毕。
[0009]本发明所取得的有益效果为:
[0010]本发明所述可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统解决了核电站主泵轴承释热率偏高和频繁磨损的问题，使主泵轴承释热率下降了至少14个百分点，主泵轴承的磨损得到了极大的缓解。
[0011]本发明所述可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统不影响安全壳中其它系统的运行，且控制参数少，不额外增加泵等动力设备，在各种极限事故下均能满足核电站安全运行的要求。
[0012]本发明所述可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统流程简单合理，可为主泵轴承室提供足够的空化裕量以缓解空化磨损，且不影响去盐水系统对主泵头箱的补水能力以及主泵轴承冷却回路的运行特性，能快速切断与主泵轴承的联系以防止该系统出现故障对主泵轴承产生不利影响。
[0013]本发明所述可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统，在不改变主泵去盐水供应系统主体部分和主泵轴承冷却回路的基础上，通过在去盐水供应系统到主泵头箱的支路上添加相应的阀门、稳压罐、节流件和管路三通等部件并封死主泵头箱实现对主泵头箱引入稳定的压力源进而提高主泵轴承室静压缓解轴承空化磨损。该系统的主要流程和结构为:把原有敞口的主泵头箱改为封死头箱并在排气溢水管线上加装两个电动截止阀以及在头箱上部三通加装一个排气阀；通过节流件、止回阀和稳压罐构成压力稳定系统，缓冲去盐水供应系统压力波动对头箱的影响；利用现有的氮气低压系统并加装调节氮气压力用的手动截止阀和关闭截止氮气供应用的手动截止阀构成稳压罐的充气系统；通过打开与止回阀并联的电动截止阀、主泵头箱排气溢水管线上的排气阀，并关闭稳压罐进水管道上的电动截止阀，可快速切断改造回路部分与原系统的联系；通过开启稳压罐充气管道上的关闭截止氮气供应用的手动截止阀，可在反应堆运行时进行补气。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为现有系统结构图；
[0015]图2为本发明所述可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统结构图；
[0016]图中:1、去盐水净化系统；2、IXU泵；3、手动截止阀A ;4、电动截止阀A ;5、手动调节阀；6、节流件；7、止回阀；8、电动截止阀B ;9、电动截止阀C ;10、压力变送器A ;11、稳压罐；12、稳压罐差压液位计；13、水封平衡阀；14、手动截止阀B ;15、手动截止阀C ;16、地坑；
17、截断氮气供应的手动截止阀；18、调节氮气压力的手动截止阀；19、氮气供应系统；20、主泵头箱差压液位计；21、压力变送器B ;22、主泵头箱；23、主泵轴承室；24、大气；25、排气阀；26、电动截止阀D ;27、电动截止阀E。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0018]如图1所示，在本发明实施改造前，去盐水净化系统I中的去盐水在IXU泵2的驱动下经过一系列的阀门和管道到达47m高度的主泵头箱22，主泵头箱22的47m高度为主泵轴承室23提供了一定的静压来源。主泵头箱22通过排气管线与大气24直接相通，通过常开的溢流管线接入到地坑16。在主泵头箱22的补水管线上设置了一个用于截断补水的手动截止阀A3、一个调节补水流量的手动调节阀5和与手动调节阀5并联的电动截止阀A4，电动截止阀A4的开关由液位计20监控的主泵头箱22液位来控制，手动调节阀5和电动截止阀A4的共同作用可以有效地减小电动截止阀A4的开关次数。
[0019]如图1、图2所示，本发明所述可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统各组成部件及其连接关系如下:去盐水净化系统I与IXU泵2连接，IXU泵2与手动截止阀A3连接，手动截止阀A3与电动截止阀A4连接，手动调节阀5与电动截止阀A4并联；电动截止阀A4依次与节流件6、止回阀7连接，电动截止阀B8与节流件6、止回阀7并联；止回阀7分别与主泵头箱22和电动截止阀C9连接，电动截止阀C9与稳压罐11连接，电动截止阀C9与稳压罐11之间设置有压力变送器AlO ;稳压罐差压液位计12与稳压罐11连接；稳压罐11分别与水封平衡阀13的一端、手动截止阀B14连接，手动截止阀B14与地坑16连接，水封平衡阀13的另一端与手动截止阀C15连接，手动截止阀C15与地坑16连接；稳压罐11还与截断氮气供应的手动截止阀17连接，水封平衡阀13的另一端连接在稳压罐11与截断氮气供应的手动截止阀17之间,手动截止阀17与调节氮气压力的手动截止阀18连接，调节氮气压力的手动截止阀18与氮气供应系统19连接；主泵头箱22连接有压力变送器B21，主泵头箱22与主泵轴承室23连接，主泵头箱22与主泵头箱差压液位计20连接；主泵头箱22还分别与排气阀25和电动截止阀D26连接，排气阀25与大气24连接，电动截止阀D26与电动截止阀E27连接，电动截止阀E27与地坑16连接；
[0020]本发明实施改造后，主泵头箱22为封闭容器，主泵头箱22的溢流管线和排气管线改为一条管线，在主泵头箱22的排气溢水管线上加装两个常闭的电动截止阀D26和电动截止阀E27接入到地坑16，在主泵头箱22上部三通加装一个常闭的排气阀25与大气24相通；加装压力变送器B21测量主泵头箱22的压力；
[0021]在主泵头箱22的补水管线上加装节流件6、止回阀7以及稳压罐11构成压力稳定系统，缓冲去盐水供应系统压力波动对主泵头箱22的影响。在主泵头箱22补水管线上与节流件6和止回阀7并联一个常闭的电动截止阀B8，通过打开电动截止阀B8可隔离节流件6和止回阀7与补水管线的联系。稳压罐11通过一个常开的电动截止阀C9连接到补水管线上，通过关闭电动截止阀C9可隔绝稳压罐11与补水管线的联系；
[0022]稳压罐11采用氮气稳压，氮气和去盐水直接接触，从而避免隔膜或气囊等材料破裂后可能对轴承室23产生不利影响；稳压罐11的氮气供应由低压氮气供应系统19和一个调节氮气压力的手动截止阀18以及一个截断氮气供应的手动截止阀17组成；稳压罐11的氮气压力由压力变送器AlO测量，稳压罐11的液位由稳压罐差压液位计12测量；
[0023]稳压罐11采用水封结构防止漏气，水封结构由排气管线、水封平衡阀13及其所在管线组成；在排气管线上，稳压罐11通过手动截止阀C15接入到地坑16 ;在建立稳压罐11初始态时，电动截止阀C9处于关闭以隔绝稳压罐11对主泵头箱22的影响，因此稳压罐11设置了一条疏水管线和手动截止阀B 14接入到地坑16以建立初始液位。
[0024]如图2所示，本发明所述可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统工作初始态的建立流程为:第一步，关闭电动截止阀A4和电动截止阀C9，打开电动截止阀B8、电动截止阀D26、电动截止阀E27以及排气阀25，主泵头箱22与大气24直接接触，去盐水净化系统I的去盐水在LCU泵2的驱动下进入到主泵头箱22，通过手动调节阀5调节去盐水进入到主泵头箱22的流量，持续运行半个小时以上；第二步，打开电动截止阀C9、手动截止阀C15，关闭手动截止阀B14，去盐水进入到稳压罐11，待稳压罐11液位充满后，去盐水从手动截止阀C15溢出到地坑16，然后持续运行10分钟；第三步，关闭电动截止阀C9、手动截止阀C15，打开截断氮气供应的手动截止阀17，缓慢打开调节氮气压力的手动截止阀18，通过调节氮气压力的手动截止阀18的开度调节稳压罐11中的压力，当压力变送器AlO的测量值处于0.05、.1MPa，停止调节手动截止阀18的开度，打开手动截止阀B14，通过氮气供应系统19给稳压罐充气，保持调节氮气压力的手动截止阀18的开度不变；当稳压罐差压液位计12测量值处于液位要求值时，关闭手动截止阀B14 ;第四步，待手动截止阀B14关闭5分钟后，缓慢增大手动截止阀18的开度，当压力变送器10的测量值处于压力要求值时，关闭截断氮气供应的手动截止阀17，过10分钟后，打开手动平衡阀13 ;第五步，缓慢增大手动调节阀5的开度，当主泵头箱22液位处于满液位，并且去盐水从排气阀25和电动截止阀D26、电动截止阀E27溢出时，关闭电动截止阀D26、电动截止阀E27以及排气阀25，再缓慢增大手动调节阀5的开度至最大，待稳定5分钟后，打开电动截止阀A4，关闭电动截止阀B8，过2分钟后，打开电动截止阀C9，把手动调节阀5的开度调至最小，工作初始态的建立完毕。
【权利要求】
1.一种可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统，其特征在于:去盐水净化系统(I)与IXU泵(2)连接，IXU泵(2)与手动截止阀A (3)连接，手动截止阀A (3)与电动截止阀A (4)连接，手动调节阀(5)与电动截止阀A (4)并联；电动截止阀A (4)依次与节流件(6)、止回阀(7)连接，电动截止阀B (8)与节流件(6)、止回阀(7)并联；止回阀(7)分别与主泵头箱(22)和电动截止阀C (9)连接，电动截止阀C (9)与稳压罐(11)连接，电动截止阀C (9)与稳压罐(11)之间设置有压力变送器A (10);稳压罐差压液位计(12)与稳压罐(11)连接；稳压罐(11)分别与水封平衡阀(13)的一端、手动截止阀B (14)连接，手动截止阀B (14)与地坑(16)连接，水封平衡阀(13)的另一端与手动截止阀C (15)连接，手动截止阀C (15)与地坑(16)连接；稳压罐(11)还与截断氮气供应的手动截止阀(17)连接，水封平衡阀(13)的另一端连接在稳压罐(11)与截断氮气供应的手动截止阀(17)之间，手动截止阀(17)与调节氮气压力的手动截止阀(18)连接，调节氮气压力的手动截止阀(18)与氮气供应系统(19)连接；主泵头箱(22)连接有压力变送器B (21)，主泵头箱(22)与主泵轴承室(23)连接，主泵头箱(22)与主泵头箱差压液位计(20)连接；主泵头箱(22)还分别与排气阀(25)和电动截止阀D (26)连接，排气阀(25)与大气(24)连接，电动截止阀D (26)与电动截止阀E (27)连接，电动截止阀E (27)与地坑(16)连接。
2.根据权利要求1所述的可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统，其特征在于:所述主泵头箱(22)为封闭容器。
3.根据权利要求1所述的可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统，其特征在于:所述稳压罐(11)采用氮气与水直接接触。
4.根据权利要求1所述的可缓解水润滑主泵轴承空化磨损的非能动增压稳压系统，其特征在于:该系统工作初始态的建立流程为:第一步，关闭电动截止阀A (4)和电动截止阀C (9)，打开电动截止阀B (8)、电动截止阀D (26)、电动截止阀E (27)以及排气阀(25)，主泵头箱(22)与大气(24)直接接触，去盐水净化系统(I)的去盐水在IXU泵(2)的驱动下进入到主泵头箱(22)，通过手动调节阀(5)调节去盐水进入到主泵头箱(22)的流量，持续运行半个小时以上；第二步，打开电动截止阀C (9)、手动截止阀C (15)，关闭手动截止阀B(14)，去盐水进入到稳压罐(11 )，待稳压罐(11)液位充满后，去盐水从手动截止阀C (15)溢出到地坑(16)，然后持续运行10分钟；第三步，关闭电动截止阀C (9)、手动截止阀C (15)，打开截断氮气供应的手动截止阀(17)，缓慢打开调节氮气压力的手动截止阀(18)，通过调节氮气压力的手动截止阀(18)的开度调节稳压罐(11)中的压力，当压力变送器A (10)的测量值处于0.05、.1MPa，停止调节手动截止阀(18)的开度，打开手动截止阀B (14)，通过氮气供应系统(19)给稳压罐充气，保持调节氮气压力的手动截止阀(18)的开度不变；当稳压罐差压液位计(12)测量值处于液位要求值时，关闭手动截止阀B (14);第四步，待手动截止阀B (14)关闭5分钟后，缓慢增大手动截止阀(18)的开度，当压力变送器A (10)的测量值处于压力要求值时，关闭截断氮气供应的手动截止阀(17)，过10分钟后，打开手动平衡阀(13);第五步，缓慢增大手动调节阀(5)的开度，当主泵头箱(22)液位处于满液位，并且去盐水从排气阀(25)和电动截止阀D (26)、电动截止阀E (27)溢出时，关闭电动截止阀D (26)、电动截止阀E (27)以及排气阀(25)，再缓慢增大手动调节阀(5)的开度至最大，待稳定5分钟后，打开电动截止阀A (4)，关闭电动截止阀B (8)，过2分钟后，打开电动截止阀C (9)，把手动调节阀(5)的开度调至最小，工作初始态建立完毕。
【文档编号】F16C41/00GK103727140SQ201210384577
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年10月11日 优先权日:2012年10月11日
【发明者】曾小康, 昝元峰, 张震, 熊万玉, 王涛 申请人:中国核动力研究设计院