VVER机组首批国产主给水泵可靠性提升关键技术研究及应用
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时间：2023-07-17浏览：41
田湾核电站是全球在运和在建总装机容量最大的核电基地，2016年俄罗斯总统普京表示“田湾核电站拥有非常好的口碑”，2017年田湾核电站被习近平总书记誉为“中俄核能合作典范项目”。田湾核电站二期工程（3、4号机组）总投资约433亿元，采用俄罗斯VVER-1000（AES-91）改进型核电机组，单机容量112.6万千瓦，两台机组分别于2018年2月15日和12月22日商业运行。
田湾核电站3、4号机组主给水泵属于国内VVER机型首批国产主给水泵组，是核电站常规岛最为重要的核心泵组之一，具有输送介质温度高、传递扭矩大、工作载荷重、采用定速三相异步电动机直接驱动并以2985 r/min全速启动等特点。自田湾核电站3、4号机组安装调试以来，国产主给水泵完全无法满足机组的安全稳定运行要求，先后出现4次泵轴断裂事件（平均每8个月断1根轴）、7次轴向位移超标跳泵事件（平均每1.75个月出现1次跳泵）、4次诱导轮叶片断裂事件（平均每9个月断1个诱导轮叶片）等一系列严重技术瓶颈问题，并且泵组运行时滑动轴承温度接近报警值，上述问题导致田湾核电站3、4号机组随时面临降功率或停机风险；另外该型号泵组配置的平衡鼓全部无法正常拆卸，导致无法正常开展设备检修工作。
为此开展了VVER机组首批国产主给水泵可靠性提升关键技术研究，成功将国产主给水泵由高故障率设备打造成可靠性标杆设备，为机组的高效、安全、稳定运行奠定了坚实基础，提升了同类型泵组的国产化技术水平，安全可靠性得到了有力保障。
该项目主要创新点如下：
1）研究发现了泵轴螺纹尺寸与泵组允许启停次数的具体关系。研究发现随着螺纹牙底圆弧半径的增大，泵组允许启停次数显著提升，例如该泵轴在螺纹牙底圆弧半径为0.044mm左右时，再循环工况下最多允许启停146次，但当螺纹牙底圆弧半径增大至0.30mm时，再循环工况下的允许启停次数便能提升至86059次。
2）首创了基于螺纹尺寸的泵轴寿命评价标准。根据GB/T 197《普通螺纹公差》要求，M125×2的螺纹牙底圆弧半径应≥0.25mm；根据创新点1的成果得知，当泵轴螺纹牙底圆弧半径为0.25mm时，泵组再循环工况下允许启停63478次；为了确保泵组在机组寿期内能够安全稳定运行，结合创新点1的成果，将泵轴螺纹牙底圆弧半径的评价标准定为≥0.30mm，此时的再循环工况允许启停次数比螺纹牙底圆弧半径在0.25mm时增加22581次，使泵轴的疲劳寿命提升35.57%。
3）制定了氢元素控制评价工艺。研究发现用于泵轴的锻件材料中含有氢元素，对疲劳断裂具有促进作用，但该类材料的氢元素含量限值并没有国家标准要求，设备厂家在泵轴原始加工过程中也未采取氢元素控制措施。经过调研和分析，针对该类型泵轴材料，制定了将氢元素含量控制在≤1.5ppm的要求，并从锻件毛坯、半成品表面镀铬工艺环节进行重点控制。
4）开发了一种滑动轴承工作油膜改善方法。研究发现泵组配置的免刮滑动轴承在工作时油膜状态不佳，使得冷却润滑效果降低，为此开发了一种滑动轴承工作油膜改善方法，能将滑动轴承温度由75℃下降至55℃。
5）研制了一种螺纹多重锁紧防松装置。研究发现泵组配置的推力盘锁紧防松装置不可靠，为此研制了一种具有7层组合防松功能的锁紧防松装置，相比原先的装置增加了3层组合防松功能，具有较好的防松效果。
该项目获得3项俄罗斯专利授权、8项中国专利授权，发表专业技术论文6篇，成果填补了国内空白，达到国际领先水平，具有明显的社会效益、经济效益以及推广应用前景。
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