壓水堆核電站主泵的裝配技術(shù)和管理

張雷

(哈爾濱電氣動力裝備有限公司,黑龍江 哈爾濱150000)

反應(yīng)堆冷卻劑泵指的就是壓水堆核電站設(shè)備中的主泵,其功能主要是對設(shè)備中的冷卻劑予以驅(qū)動作用,使其能夠在密閉回路系統(tǒng)中循環(huán)流動。為了保證核電站的運(yùn)行安全,主泵必須具備斷電后仍能持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間的能力,只不過斷電后的運(yùn)行屬于惰運(yùn)轉(zhuǎn),其目的是為了散掉反應(yīng)堆芯的熱量,避免由于熱量不能及時(shí)排出而造成嚴(yán)重的工況事故。研究主泵的裝配技術(shù),對于保證主泵的安全運(yùn)行能力具有十分重要的意義。

1 主泵的關(guān)鍵裝配結(jié)構(gòu)介紹

主泵的機(jī)組驅(qū)動裝置為三相鼠籠感應(yīng)式電動機(jī),用立式單級軸封泵,支撐結(jié)構(gòu)為四軸承,密封采用三級流體動壓機(jī)械,泵體和電機(jī)分別配置兩個(gè)徑向軸承以及一套推力軸承,其中推力軸承為雙向受力結(jié)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)裝配情況如下:

其一是承壓邊界,主要包括泵殼、密封體、密封蓋和泵蓋四個(gè)部分,其中泵殼和泵部分由主螺母和主螺栓連接起來。其二是水力部件,主要由三大部分組成,分貝是葉輪、葉輪罩以及導(dǎo)葉,其作用原理是,當(dāng)反應(yīng)堆冷卻劑通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)行下的葉輪被送入泵殼入口的時(shí)候,被豎向垂直吸入,然后經(jīng)過導(dǎo)葉進(jìn)行導(dǎo)流,最后再從泵殼的出口位置被水平排出。在葉輪罩的外側(cè)位置有內(nèi)嵌的活塞環(huán)裝置,和泵殼內(nèi)壁密切連接,共同形成一個(gè)密封環(huán)境,可以實(shí)現(xiàn)對液流的回流控制。其三是機(jī)械密封部分,壓水堆核電站主泵裝配的機(jī)械密封采用的是三級密封結(jié)構(gòu),主泵為軸封型。該類主泵的機(jī)械密封部分轉(zhuǎn)動部件需要安裝到1-3 級密封軸套上,隨著軸的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動,并且密封軸套還可以在下泵軸自由滑動,各級靜密封通過O 型圈控制實(shí)現(xiàn)。三級密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用模塊化方法。具體密封方法如下:先將1 號和2 號外環(huán)連接到一起,組成一個(gè)完整的裝配結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)一二級密封,然后再將第三級密封單獨(dú)裝到三號外環(huán)中,這樣在檢修的時(shí)候,就可以分別針對不同裝配體進(jìn)行單獨(dú)拆卸檢查,這樣不僅可以提高檢修效率,而且還能減少更換密封組件的成本。其四是主泵軸系,主要包括三部分,分別是上泵軸、下泵軸以及中間軸,相鄰軸段之間使用銷釘進(jìn)行定位。軸承的推力盤由對稱雙鍵連接固定到上泵軸,油葉輪安裝在推力盤下端,隨著崩壞走的旋轉(zhuǎn),為裝配體供油。另外,上泵軸的頂端還安裝有鼓形齒,由聯(lián)軸器和電機(jī)軸產(chǎn)生撓性連接,可以用以傳遞扭矩力。其五是軸承組件,主要包括三大構(gòu)件:分別是上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承以及雙向推力軸承,主要負(fù)責(zé)傳遞主泵運(yùn)行受力負(fù)荷。其六是輔助系統(tǒng),比如冷卻水系統(tǒng)、水供應(yīng)系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)以及密封泄露系統(tǒng)等。

2 主泵的裝配技術(shù)要點(diǎn)分析

主線裝配邏輯順序如圖1 所示。

圖1 主泵裝配流程圖

在裝配過程中主要需注意以下幾方面事項(xiàng):第一,主泵在裝配過程中要進(jìn)行必要的安裝記錄檢查,嚴(yán)格控制裝配間隙值；第二,與冷卻劑介質(zhì)接觸的螺栓均應(yīng)設(shè)計(jì)為內(nèi)六角螺栓,并裝入特制的Ω 型鎖緊墊片鎖緊,必要時(shí)需在螺紋表面涂抹樂泰膠,按力矩把緊,防止松動；第三,主泵安裝說明書中規(guī)定了螺栓均有裝配力矩要求,應(yīng)按給定的力矩進(jìn)行裝配；第四,主泵零部件件多采用圓柱銷和平鍵定位,銷和鍵經(jīng)過實(shí)配與配裝部件一一對應(yīng)進(jìn)行標(biāo)記,不能隨意串用,以保證主泵的裝拆重復(fù)性；第五,裝配環(huán)境要求封閉隔離,裝配期間只允許穿著干凈套鞋的工作人員進(jìn)入裝配區(qū),部件在裝配前要用無紡布沾工業(yè)酒精或丙酮擦拭干凈。

3 主泵的裝配管理

3.1 主泵裝配質(zhì)量問題案例分析

主泵裝配問題案例分析,以及針對兩組主泵裝配進(jìn)度的總結(jié)統(tǒng)計(jì),匯總出單臺主泵裝配在制造廠內(nèi)和現(xiàn)場安裝的對比情況,分別如表1 和表2 所示。

表1 主泵裝配問題案例分析

表2 主泵裝配時(shí)間統(tǒng)計(jì)

從兩表可以分別看出影響裝配質(zhì)量、進(jìn)度的原因以及裝配時(shí)間特征。其中就裝配時(shí)間來看,廠內(nèi)裝配比現(xiàn)場裝配用時(shí)長:主要是由于廠內(nèi)組裝工作量較多,需要進(jìn)行配鉆鉸、管路配焊、首次對中調(diào)整等工作。其中3 號機(jī)組A 主泵在廠內(nèi)裝配所用時(shí)間最長,是因?yàn)? 號A 主泵是國產(chǎn)化主泵首次裝配,裝配工藝需要摸索,缺乏裝配及質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn),產(chǎn)生了大量不符合項(xiàng)(NRC)返工情況。從3 號機(jī)組到4 號機(jī)組的單臺主泵裝配工期用時(shí)整體呈縮短趨勢,但有兩個(gè)特例:4 號A 主泵在現(xiàn)場裝配用時(shí)較長是因?yàn)槌霈F(xiàn)了電機(jī)軸研傷和推力頭損傷2 項(xiàng)NCR 返工,耽誤了裝配進(jìn)度工期；4 號B 主泵在廠內(nèi)裝配時(shí)用時(shí)較長主要原因是裝配中出現(xiàn)了因密封體和泵蓋同鉆鉸孔錯(cuò)誤NCR 引起的返工?，F(xiàn)場裝配用時(shí)較短,4 號B 主泵在現(xiàn)場的裝配用時(shí)最短,比3 號A 主泵的裝配工期縮短了近3/4 時(shí)間。

3.2 主泵現(xiàn)場裝配管理方式改進(jìn)

根據(jù)案例分析,針對主泵現(xiàn)場裝配管理方式方面,仍然可以采取以下幾方面措施進(jìn)一步加以改進(jìn)提升:第一,要加強(qiáng)裝配計(jì)劃管理,比如建立現(xiàn)場裝配施工時(shí)工作群,對每日工作進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)督,并滾動計(jì)劃節(jié)點(diǎn)編排；第二,要合理安排組織分工,一方面要細(xì)化分組安排,保證所有人員同步有序作業(yè),同時(shí)明確責(zé)任主體,另一方面要是安排專門的監(jiān)理人員進(jìn)行全周期作業(yè)跟蹤管理,對各環(huán)節(jié)裝配結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場確認(rèn),確保各項(xiàng)工作執(zhí)行落實(shí)的可靠性；第三,現(xiàn)場還應(yīng)配備專業(yè)的技術(shù)人員與設(shè)計(jì)人員,一旦裝配過程中出現(xiàn)任何異常情況,可以在第一時(shí)間尋求支持與幫助,避免耽誤裝配進(jìn)度；第四,項(xiàng)目還應(yīng)做好后勤保障工作,尤其是要協(xié)調(diào)好各單位人力資源以及物質(zhì)資源,以便進(jìn)行有效的資源調(diào)用；第五,還要安排專人對裝配過程中所需要的以及產(chǎn)生的文件資料以及工具設(shè)備等,進(jìn)行專項(xiàng)管理,以增強(qiáng)裝配管理的可追溯性；第六,要做好裝配前準(zhǔn)泵工作,比如場地選擇、操作程序培訓(xùn)以及裝配施工前各類工具的清潔、測試存放等；第七,最后還要建立相應(yīng)的應(yīng)急處理渠道,尤其是針對存在異地裝配作業(yè)需求的工程,要通過建立應(yīng)急處理渠道實(shí)現(xiàn)高效率的備用物資應(yīng)急傳送,還有異地工作單位之間的信息溝通交流,以提高現(xiàn)場裝配服務(wù)的處理速度。

4 結(jié)論

經(jīng)過以上分析闡述不難發(fā)現(xiàn),壓水堆核電站主泵的裝配是一件對技術(shù)要求非常嚴(yán)格的事項(xiàng),而且裝配工藝細(xì)節(jié)要求比較高,從裝配方案設(shè)計(jì)、裝配施工到驗(yàn)收各個(gè)環(huán)節(jié),都需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行全生命周期綜合把控,做好質(zhì)量管理,這樣才能為主泵裝配建立起一道堅(jiān)實(shí)可靠的技術(shù)管理保障。相關(guān)行業(yè)工作人員應(yīng)當(dāng)對此形成全面而正確的認(rèn)識,充分了解裝配技術(shù)工藝的要點(diǎn)以及影響裝配結(jié)果的因素,從而有針對性的采取措施加以優(yōu)化改進(jìn)裝配模式。