| 标题 | 浅析核电机组用泵的应用与研发 |
| 范文 | 任威 何正石 郎雪琴 摘 要：在我国的核电领域内，核电厂所用泵绝大部分都是从国外进口，国内能够提供的核电用泵相对较少。对此，本文便将针对核电机组用泵的应用与研发进行分析，希望能够对核电用泵国产化提出一些意见或建议。 关键词：核能发电；二级泵；三级泵 中图分类号：TM623 文献标志码：A 核能作为新型能源中最具发展潜力的功能方式之一，加大对其的发展力度、提高核能的发展速度对于优化我国能源结构、保证我国能源供应有着极为重要的作用。同时也能够让我国对于化石燃料的需求大大降低，减轻由于化石燃料燃烧而造成的环境危害。在核电机组正常运行中，核电用泵扮演着重要角色。但是我国对于核电用泵的生产制造技术尚不成熟，因此我们必须加大该领域的研发力度，促进核电用泵的国产化进程。 1 核电用泵的研发现状 核电厂是利用原子裂变所产生的热量来作为主要的能量来源，再通过一系列能量转化装置使其转换成为电能。由于原子裂变产生的热量要远远超出传统燃料燃烧所产生的热量，因此核能发电效率也要高于传统的发电方式。但也正因如此，在核电机组运行时，需要对反应堆实时提供冷却水，使反应堆的温度保持在安全范围以内，避免生产事故的发生。 1.1 核电用泵的研发现状 核电用泵的研发首先应当从核电用泵的研究设计开始。核电用泵的研究设计工作决定了核电用泵的生产工作能否顺利进行、核电用泵在使用过程中能否避免安全事故的发生等重要因素。核电用泵设计工作主要分为两个部分，其一是根据核电用泵所应该具备的功能进行设计，使之达到需要的水力性能；其二则是根据上文所述对核电用泵的设计进行优化，使之结构达到最优、生产成本降低等。 当前对于核电用泵水利性能设计主要通过对核电用泵的水力性能与零件形状、内部结构等水泵参数之间的匹配性进行整合分析，从而确定核电用泵所应该满足的工程参数；通过对核电用泵的水力性能与水泵叶轮形状、转速等参数之间的匹配程度进行整合分析，从而确定核电用泵所应该满足的工程参数与运行参数；在核电用泵的基础参数确定之后，便应该根据核电机组的实际需要对上述设计结果进行优化，如在保证同等参数条件及核电机组用泵安全系数的条件下，如何才能够最大幅度地降低生产成本，或是在保证生产成本不变的前提下尽可能提高核电机组的运行效率与安全性能。对于二级泵的设计工作而言，优化设计要求相较于三级泵更高，三级泵虽然允许设计处于一定的范围内，但是必须要求其满足相关规定，并提交数据证明。 1.2 核电机组用泵的研发工作任务 首先，需要设计研发出较高水力性能的核电机组用泵模型，让核电用泵在性能上达到国际平均水平，甚至有所超越。核电用泵设计不但要满足工程需求，同时也要具有较好的安全性能。一般在设计工作中多采用换算法、速度系数法或者是二者合用法，以达到模型设计工作的具体要求。 其次，三级泵的设计需要以具体的核电机组作为设计依据，并使核电用泵的设计更加符合实际需要。三级泵设计工作需要满足的各项要求较多，在此可以多借鉴国外的行业标准。对于已经发生过的事故需要记录在册，并作为日后设计工作的技术规格。 最后，要在设计工作的基础上对技术进行革新，让优势设计制造技术更加广泛地应用于实际生产。在设计图纸应用于实际生产后，也需要对产品进行出厂检测，检测内容除了运行性能之外，还应包括抗震性能、抗磨損性能、抗气蚀性能等，保证核电用泵的安全性能。 2 核电机组用泵的应用与研发 2.1 核电机组用泵的水力性能设计 为了能够让核电机组用泵的水力性能达到预期标准，在进行水力性能设计时需要着重注意泵体的叶轮与压水室的设计工作。叶轮的作用是将泵体接收到的能量传递给水，让冷却水能够顺利达到指定位置。因此在对叶轮和压水室进行设计时，叶轮的设计工作相对更为重要。叶轮的设计方法可以将上文提及的相似换算法和速度系数法联合使用。其中，速度系数法以相似理论为主要依据，其在设计工作中可以将现有的具有较为优良性能的泵的参数作为参考资料，因此设计工作可以有效简化。对于离心泵而言，如果两个离心泵的几何尺寸相似，即各个零件以及结构尺寸成比例放大或缩小，其所具有的水力性能呈线性关系。以叶轮的设计工作而言，在既有高效核电机组用泵的前提下，可以以此来确定叶轮的速度系数，从而根据速度系数与叶轮转数的函数式来得出叶轮的相关参数。 除此之外，叶轮的转速也影响了核电机组用泵的气蚀余量。在核电机组用泵正常运行时，通常状况下机组运行效率越高，则对于气蚀现象的抵抗能力越弱。即在要求核电机组用泵保持较高工作效率的同时提高其抗气蚀性能基本不可能达到。对此，设计人员需要在核电机组用泵的工作效率与抗气蚀能力之间进行合理选择，在满足实际工作需求的基础上提高泵的抗气蚀能力，避免一味地追求高运行效率而忽略泵的安全性能。在得出最为合适的配合方式之后，需要进行实验验证，最终得到实际生产活动中性能最为优异的水力模型并用于产品生产。 2.2 核电机组的结构设计 核电机组的机构设计的对象主要包括两个方面：其一是核电机组用泵的整体结构，即核电机组用泵的类型、主要构件的连接方式、重要结构的位置等；其二则是核电机组用泵的零件结构，即核电机组用泵零部件的种类、组合方法、功能部件的装配等。 核电机组用泵的整体结构大多采用单级、单吸立式离心泵结构，其转子部件为悬臂式结构。在这样的结构条件下，水在泵的作用下被竖直提升至一定高度，再从出水口沿水平方向流出。泵体与供电电机需要安装在不同的位置上，二者所依附的基础设施应保持不同，并采取非刚性连接的方式进行连接；泵体需要采取严格的密封措施，重要部件需要定期采取润滑养护。在进行核电机组用泵大型部件组装时，需要严格控制整个系统的稳定性，确保在受到外力的作用时不会发生位移从而使连接脱落。除此之外，也需要保证重要结构部件具有较高的硬度，在承受长时间的震动、摩擦、扭力、压力等时仍能够保证零部件的完整性。 核电机组用泵的零件需要满足RCC-M标准，由于核电机组用泵在运行中需要承载较大的压力和运行负荷，且连续不停的工作会使部件受到较为严重的磨损。因此，对于零件的选购需要着重注意。在进行零部件安装工作时，需要严格遵循核电机组用泵的设计书和安装说明书，确保每个零部件都处于正确的位置、不同零部件接触严密、连接牢固。对于某些零件，在受到压力时由于安装方式的不同往往也会承受较大的剪应力，会极大地缩短零件的使用寿命。对于承压件而言，确保安装位置正确，连接稳固则可以有效地避免由于泵体承压而发生内部零件错位、断裂等问题的发生。对于容易磨损的精密部件，需要定期进行养护工作，如采取注入润滑油等措施。 结论 虽然核能发电在对能源的需求愈发提高的今天极为重要，但是我们也应该意识到对核能进行有效控制相较于传统的能源供应方式而言更加困难。如果核电机组用泵的运行效率达不到要求或者安全性能不达标，则极有可能让核电机组在运行过程中发生安全事故，造成极大的经济损失和人员伤亡。本文针对核电机组的应用与研发进行了简要分析，希望能够使我国二级泵、三级泵的生产工艺水平进一步提高。 参考文献 [1]唐佑传.基于ANSYS的离心泵叶轮数值分析及优化[D].安徽：安徽理工大学，2017. [2]石洋，袁建平，骆寅，等.基于MCSA的离心泵转速测量与试验研究[J].排灌机械工程学报，2017，35（11）：927-932. |
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