泵類設(shè)備備品配件的選擇策略與經(jīng)驗

張 威

（海南核電有限公司 海南昌江）

一、前言

泵在核電站生產(chǎn)過程中，占有相當(dāng)重要的位置，也是應(yīng)用較多的設(shè)備之一。海南昌江核電的兩個主要回路以及核輔助系統(tǒng)和非核輔助系統(tǒng)中，只要有液體輸送的地方，就離不開泵類設(shè)備。如反應(yīng)堆冷卻劑回路的主泵，二回路的主給水泵、凝結(jié)水泵，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的海水循環(huán)泵，以及核與非核輔助系統(tǒng)的低壓安注泵、上充泵、安全殼噴淋泵、輔助給水汽動泵、輔助給水電動泵、設(shè)備冷卻水泵、廢液輸送泵、消防泵、地坑泵等。核電泵類設(shè)備與其他設(shè)備相比有其特殊性，如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件較多，長期連續(xù)高速運轉(zhuǎn)易磨損，水泵內(nèi)腔較多部件直接與高溫高壓、強腐蝕性、放射性介質(zhì)接觸，材料受流體沖刷，所受應(yīng)力載荷大且交變。因工作特點特殊，如易磨損、部分部件可能發(fā)生損壞等，所以需配備一定數(shù)量的備品配件，從而保證核電站的穩(wěn)定運行與經(jīng)濟(jì)性。在工程總承包模式下，業(yè)主方在設(shè)備供貨合同的技術(shù)澄清階段會確定一定數(shù)量的隨機備件及消耗品。根據(jù)海南昌江核電廠1、2號機組工程總承包合同要求，按照滿足2個機組兩個換料周期內(nèi)的安裝和維修的原則，實施了不同的工作策略，保證了機組運行。

二、泵類設(shè)備主要備品配件簡介

1.葉輪

葉輪的作用是將原動機的機械能傳給液體，使液體的靜壓能和動能均有所提高。有前后蓋板的葉輪叫閉式葉輪，有些吸入口側(cè)無前蓋板的葉輪，稱為半閉式葉輪。還有一些沒有前后蓋板的葉輪，稱為開式葉輪。半閉式與開式葉輪可用于輸送漿料或含有固體懸浮物的液體，因取消蓋板后葉輪流道不容易堵塞，但因沒有蓋板，液體在葉片間運動時容易產(chǎn)生倒流，故效率也較低。

閉式或半閉式葉輪在工作時，有一部分離開葉輪的高壓液體漏入葉輪與泵殼之間的兩側(cè)空腔中去，而葉輪前側(cè)液體吸入口處為低壓，故液體作用于葉輪前、后兩側(cè)的壓力不等，便產(chǎn)生了指向葉輪吸入口方向的軸向推力，使葉輪向吸入口側(cè)竄動，引起葉輪與泵殼接觸處磨損，嚴(yán)重時造成泵的振動。在腐蝕介質(zhì)、含泥沙介質(zhì)中，或長時間高速轉(zhuǎn)動、產(chǎn)生汽蝕的情況下，葉輪極易磨損。

2.泵軸

離心泵的泵軸一端與電機或其他驅(qū)動機械輸出端連接一同旋轉(zhuǎn)，傳遞扭矩，帶動葉輪旋轉(zhuǎn)。泵軸長期承受交變載荷，驅(qū)動端與輸出端扭矩大，可能發(fā)生疲勞斷裂；有些工作介質(zhì)為腐蝕性液體的泵，泵軸在一定的腐蝕環(huán)境與應(yīng)力條件下會發(fā)生應(yīng)力腐蝕。

3.軸封裝置

泵軸與泵殼之間的密封稱為軸封。軸封的作用是防止高壓液體從泵殼內(nèi)沿軸的四周漏出，或從外界空氣以相反方向漏入泵殼內(nèi)。常用的軸封有以下兩種。

（1）填料密封，又稱壓蓋填料密封或盤根，主要用于設(shè)備運動部分的密封，如離心泵、真空泵、攪拌機的轉(zhuǎn)軸，以及往復(fù)泵、往復(fù)壓縮機的柱塞或活塞桿，或螺旋運動閥門的閥桿與固定機體間的密封等。

依據(jù)采用的密封填料形式又分成軟填料密封和硬填料密封，軟填料密封構(gòu)造簡單并容易更換，應(yīng)用十分普遍，也可作為預(yù)密封與硬填料密封聯(lián)合使用。后者主要用于高壓、高溫和高速下工作的設(shè)備。填料密封是常見的備品配件。

（2）機械密封，是對旋轉(zhuǎn)機械，如離心泵、離心機或壓縮機等的軸封裝置，又稱為端面密封。按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)定義為：由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補償機構(gòu)彈力 (或磁力)的作用以及輔助密封的配合下，保持貼合并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。有些水泵的工作介質(zhì)帶有強放射性，要求無泄漏，機械密封的完好是確保無泄漏的關(guān)鍵，所以機械密封是必備的備品配件，數(shù)量需要充足。

4.其他常見的備品配件

主要包括軸承、密封環(huán)、O形圈、墊片、緊固件等。泵的組成零件較多且不規(guī)則，每種泵都有其各自的結(jié)構(gòu)與組成特點，不同的泵配備的備品配件也不相同，但其中必有一定規(guī)律可循。

三、備品配件的選擇策略

1.將相同設(shè)備的供貨商作為參考

有些定標(biāo)的供貨商（或相同設(shè)備的供貨商），例如，冷卻水泵、消防水泵等，對于這類設(shè)備可根據(jù)對應(yīng)情況來確定備件的采購范圍和數(shù)量。對于同樣的制造廠、生產(chǎn)工藝與材料、設(shè)備型號與結(jié)構(gòu)及運行工況要求等，備件的消耗必定有相似性，選擇策略是參考電站對應(yīng)的備件情況為最低限，并征詢制造廠技術(shù)人員的意見，既為確保滿足兩個換料周期的要求，又要酌情增加其他必要的備件，可由項目負(fù)責(zé)人酌情把握。

2.非原供但結(jié)構(gòu)參數(shù)相似

有些定標(biāo)的供貨商已不是參考電站相同設(shè)備的供貨商，但設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)相似，對于這類設(shè)備也可根據(jù)參考電站對應(yīng)的設(shè)備情況來確定備件范圍和數(shù)量，但要及時了解它們在其他核電站的運行業(yè)績及備件更換等情況。

不同的制造廠，可能生產(chǎn)工藝與材料有所不同，但在類似的結(jié)構(gòu)參數(shù)、同樣的運行工況下，備件的消耗也具有一定的相似性。為此，可根據(jù)廠家建議或結(jié)合其他核電站的運行情況來進(jìn)行綜合考慮。例如，安全殼噴淋泵和低壓安注泵設(shè)備，參考電站為進(jìn)口設(shè)備，而在海南昌江核電項目上實現(xiàn)了國產(chǎn)化。設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)相似，經(jīng)與制造廠技術(shù)人員了解并在其建議下，確定了合理的采購范圍和數(shù)量。

3.與參考電站相比，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的設(shè)備

對于這類設(shè)備的備件選擇要格外注意，因為其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，不管制造商是否為原供，所用備品配件都已發(fā)生變化，此時就不能完全按參考電站對應(yīng)設(shè)備的備品配件來確定采購范圍和數(shù)量了。

制造廠對其產(chǎn)品最為了解，因此要讓其提出能夠滿足兩個換料周期要求的備品配件范圍和數(shù)量，根據(jù)其建議與技術(shù)人員共同將每個備件進(jìn)行澄清。例如，水壓試驗泵，國內(nèi)某廠家設(shè)計的水壓試驗泵的結(jié)構(gòu)是往復(fù)柱塞式的，與參考電站的進(jìn)口水壓試驗泵的液壓式結(jié)構(gòu)大相徑庭，因此未按照參考電站水壓試驗泵的備件清單來確定，而是與廠家技術(shù)人員澄清后，確定了備件的范圍和數(shù)量。

4.國產(chǎn)化或首次生產(chǎn)的設(shè)備

這種情況比較特殊，某個設(shè)備以前全部依賴進(jìn)口，國內(nèi)某廠家通過技術(shù)攻關(guān)，在海南項目上實現(xiàn)了國產(chǎn)化，或者某制造廠剛踏進(jìn)核電領(lǐng)域，是首次生產(chǎn)核電用泵，其生產(chǎn)的設(shè)備只是經(jīng)過了樣機鑒定，還沒有長期運行的業(yè)績供參考，無法確切掌握兩個換料周期內(nèi)備件的消耗情況。

有些水泵之前依賴進(jìn)口，比如部分核級泵（安全殼噴淋泵、低壓安注泵、電動輔助給水泵）參考電站的供貨商為國外廠家，在海南項目上實現(xiàn)了國產(chǎn)化，由國內(nèi)廠家生產(chǎn)。此時，在參考電站的對應(yīng)備件情況，就有可能不準(zhǔn)。因此，可適當(dāng)加大配備裕量。

5.備件的互換性問題

各泵類設(shè)備雖然都配備了一定數(shù)量的備件，但根據(jù)不同的運行情況，兩個換料周期內(nèi)消耗的備件也不盡相同。如果備件具有互換性，既能提高備件的利用率，還可避免浪費。例如，不同廠家生產(chǎn)，但結(jié)構(gòu)與尺寸相同或類似的葉輪、泵軸等，其互換性將成為下一步的研究方向。通過廣泛搜集統(tǒng)計各種備件的詳盡參數(shù)，再結(jié)合其他電站及制造廠家的運行經(jīng)驗及試驗數(shù)據(jù)等，以便為互換性實施提供查詢參考。

五、結(jié)束語

選擇好的設(shè)備生產(chǎn)廠家，對核電站的安全與穩(wěn)定運行固然重要。但再好的廠家、再好的設(shè)備也會發(fā)生零部件老化與損壞問題，因此選擇好合適的備件，不但可保證設(shè)備出現(xiàn)故障后能夠迅速完成維修，還能保證核電站的高效性與經(jīng)濟(jì)性。否則，會造成投資增大和無畏浪費。