核级泵对机械密封的要求ppt课件.pptx

核级泵对机械密封的要求 1 何谓核级泵 在核电站中 对执行安全功能系统的设备和部件按照对安全的重要程度进行分级 安全功能包含下列内容 反应堆停堆 反应堆紧急停堆和维持反应堆在安全停堆状态 堆芯冷却或对执行安全功能的其他系统进行冷却 中期和长期冷却 事故后防止放射性物质扩散 凡构成反应堆冷却剂压力边界和执行安全功能的系统的泵依其安全层次分为安全1级 安全2级和安全3级 此外为非安全级 用NC表示 其中安全1级 安全2级 安全3级为核级泵 2 核级泵的种类和数量 核二级泵7种27台 3 核三级泵9种共40台 4 核二三级泵机械密封形式 5 SEC KSB的核级泵 反应堆冷却剂泵RSR750上充泵RHM100 205 12电动辅助给水泵RHM100 265 11正常余热排出泵 AP100 RVR150 560余热排出泵RHR250 500安全壳喷淋泵 EAS RVT250 1 2低压安注泵 RIS RVT250 1 2 6 核级泵的特殊使用要求 运行的核电站其主要特点是带核运行 具有潜在的放射性危害 要确保核电站正常运行或事故状况下 不致于对公众和环境造成不可接受的危害 必须对核电站的设备和系统的质量状况和运行可靠性提出较为苛刻的要求 核泵是核电站关键系统的介质输送设备 是所在系统的心脏 承担着输送高温高压放射性的一回路冷却剂或其它电站重要用户的系统水货冷却水的供应功能 每座核电内大大小小的泵有一千余台 核级泵约有近百台 在各个系统中 泵是必不可少的重要部分 核电站不仅正常发电需要泵 即使在事故停堆或换料停堆 也需要某些泵正常运转 如一回路发生失水事故 需要安注泵压力壳内不停注水 保持压力壳一定的水位 从而不使堆芯裸露熔化 在换料停堆 维修停堆及事故停堆后 需要余热排出泵不停的运转 将堆芯热排除 由此可见 泵是核电站安全运行 正常发电机事故状态下防止核泄漏的重要设备 泵经受高温 高压 强辐射 腐蚀和地震的影响 它的实效关系着整个核电的运行可靠性和安全性 7 核级泵的设计要求 强度设计方面 核泵设计中强度计算是必不可少的 除常规的强度计算 有限元分析和抗震计算分析外 还要求进行一次薄膜应力的极限计算 一次薄膜应力加弯曲应力的极限计算 与回路启停循环有关的一次加二次应力变化幅度的极限计算 除回路中启停的工况以外的一次加二次应力变化幅度的极限计算 疲劳性能分析等 结构设计方面 由于系统输送的介质大多数带有放射性 不允许有任何泄露 核级泵属于压力边界 故在泵的结构设计中壳体 泵盖 法兰等承压部件的设计压力计算和机械密封的设计和选型等就显得尤为重要 对于主泵和其他几种核级泵的机械密封 也不会选用成型的标准产品 都是专门定制的非标准件 对于其中的密封水供给 泄露标准 O型圈耐辐照性等也都提出了更高的要求 8 核级泵的材料要求 核级泵由于其核安全要求 承压要求及耐辐照要求 所以材料的选用比较谨慎 也比较特殊 由于国内没有成系列的核电标准 故基本上采用RCCM或ASME系列标准 规范 进行重要材料的选择 选用抗一般腐蚀和抗晶间腐蚀好的材料抗辐照性 非金属材料 如各种密封圈 垫片 填料 电机绝缘等 应具有耐辐照性能 它们至少应能在一个检修周期内 完成其所履行的功能 位于安全壳内的泵在事故情况下辐照试验规定辐照的累积剂量为600KGY 填料和垫片 由于氟离子 氯离子和硫离子会影响水质 可能引起材料腐蚀 因此 要求垫片和填料氟离子含量应小于50ppm 氯离子含量小于50ppm 硫离子含量应小于500ppm 与反应堆冷却剂接触的奥氏体和奥氏体 铁素体不锈钢以及镍 铬 铁合金中钴含量不得大于0 2 最好不大于0 10 9 核级泵的试验要求 关于核级泵 制造厂应根据规格书所提供的介质参数和环境条件 运行工况等进行相关的试验 其中包括泵机组的性能试验 运转试验等 对于核二级泵 如 上充泵 高压安注泵 低压安注泵 安全壳喷淋泵及余热排出泵等 还应根据事故工况情况增加热冲击试验 杂质试验 抗震试验等 热冲击试验 具体试验要求根据规格书规定设备运行的具体工况温度 压力变化进行 其中 RCV EAS与RIS泵的热冲击试验条件为 水温由7 瞬时 10秒 升高到不低于120 在该温度上运行4小时 然后降至60 在该温度上运行4小时 测试水泵性能 RRA泵热冲击条件为 第1次热冲击试验条件为 入口水温由20 瞬时 10秒 升高到不低于190 在该温度上运行4小时 然后降至60 在该温度上运行4小时 测试水泵性能 杂质试验 由地坑再循环工况运行介质参数而定 上述试验后需进行解体检查 10 核电站泵的机械密封要求严格控制泄漏量 防止放射性污染 机械密封对泵的安全可靠运行非常重要 考虑到安全可靠 减少事故隐患 核级泵机械密封冷却水应尽可能采用该泵所输送的介质 这样无需外界设备冷却水来冷却机械密封 从而增加了机械密封的可靠性 据统计国外核电站泵失效原因占居前三位的是轴密封恶化和密封件损坏 轴承磨损 腐蚀和破裂 转子卡死 核级泵机械密封的特殊要求 11 核二三级泵机械密封性能要求 一般要求 机械密封应能满足相应泵向光运行工况要求 包括正常运行工况 异常运行工况以及事故运行工况 并能在规定的性能条件下可靠地运行 机械密封必须适应泵的启动 停运要求 设计寿命 机械密封的设计使用寿命要求为16000小时 对于RRA RCV EAS与RIS泵 要能确保在有颗粒的水中运行8000小时 泄漏量 当密封介质为液体石 运转1000小时后 平均泄露量规定如下 核二级机械密封 小于20ml h 核三级机械密封 小于5ml h对于RRA RCV EAS与RIS泵 在热冲击与杂质试验后 泄漏量不超过40ml h 12 磨损量 磨损量的大小要满足机械密封设计寿命的要求 已清水介质进行试验 运转超过100小时软质材料的密封环磨损量不大于0 015mm 运转1000小时软质材料的密封环磨损量不大与0 10mm 耐压性能 进行静压试验 其试验压力位产品最高使用压力的1 25倍 持续10分钟 泄漏量满足以下要求 核二级机械密封 小于20ml h 核三级机械密封 小于5ml h 核二三级泵机械密封性能要求 13 核二三级泵机械密封设计要求 设计温度 不低于密封腔最大运行温度设计压力 不低于密封腔最大运行压力的1 15倍设计转速 在事故工况下 所有核二级泵以及RRI与PTR核三级泵由应急电源系统供电 此时电源频率变化范围为53 5 57 5Hz 持续时间为几秒钟 设计转速要考虑该种工况 14 技术规格书中对机械密封的相关要求 15 核二三级泵机械密封材料要求 RRA001 002PO RCV001 003PO RIS001 002PO REA003 004PO与PTR001 002PO泵用机械密封组件中 与一回路或注入到一回路的流体相接触的部件 需要满足以下要求 总硫含量尽可能的低 且必须小于200ppm 总卤素含量小于200ppm 禁止使用氟橡胶 聚四氟乙烯 丁基橡胶和丁苯橡胶C 禁止使用铅 汞 水银 锡 锌 锑 铝 铋 砷 铜 稀土元素 镓 正铁等 16 核二三级泵机械密封零部件要求 1 压盖机械密封压盖属于核承压边界 需按照RCCM相关章节要求进行设计制造 应对机械密封压盖进行应力 应变的计算分析 校核 机械密封压盖应已设计压力的1 5倍压力进行持续30分钟以上的静态试验 零件应无泄漏和冒汗现象 机械密封压盖应作超声波检测 材料理化性能检测报告 室温拉伸试验 液体渗透检查 2 轴套轴套与轴之间应设计有可靠的限漏密封 余热排出泵需要有两道密封 轴套与轴之间应有准确 可靠的定位与紧固装置 在任何情况下不允许有打滑或窜动的可能 考虑到热冲击工况 轴套传动与定位不推荐使用抱轴器 机械密封轴套应作超声波检测 材料理化性能检测报告 室温拉伸试验 液体渗透检查 17 3 机械密封密封副机械密封的动 静密封环应作水压试验 液体渗透检查 机械密封的动 静密封环端面的平面度要求 软环端面 0 00006mm 硬环端面 0 00003mm机械密封的动 静密封环端面的粗糙度要求 软环端面 Ra 0 2 m 硬环端面 Ra 0 1 m4 O型圈应根据相应核级泵的介质特性 正常工况 事故工况的运行参数和特性 同时考虑其在泵中的具体安装位置与功能 选用适当材质的O型圈 已确保泵机组在各种工况条件下安全 可靠地运行 对于RCV001 003PO RIS001 002PO EAS001 001PO这些核二级泵 要求与工艺流体直接接触的O型圈能耐10Mrad的辐照 对于RRA001 002PO 要求65Mrad 在可能的情况下 这些泵上所使用的橡胶O型圈尽量选用EPDM材料 尤其是与工艺流体相接触的O型圈 对于ASG001 002PO以及所有核三级泵 非金属材料耐辐照能力需要不小于105rad 核二三级泵机械密封零部件要求 18 应用实例SEC KSB的上充泵 核二级 机封 泄露保护由通过轴的集装式平衡型机械密封提供 静密封环的设计应考虑到运行间隙 防止在密封件和轴之间发生泄露 任何的泄露都应该通过特殊的管件进行收集和排放 当机封发生破裂时 减压环需能够限制泄露 使泵能够连续运行 机械应该通过泵送流体冷却 冷却水从泵的首级经过旋风分离器进入机封 机械密封应能在规定的水质参数下运行 且无需外供冷却水 轴密封包括动静环 弹性元件 垫片以及其它零件均应设计为满足要求的运行条件 运行条件下每个密封的泄露量不的超过50ml h 机械密封失效时 为防止发生大的泄露至环境中