屏蔽泵在核電中的發(fā)展和應(yīng)用

屏蔽泵在核電中的發(fā)展和應(yīng)用

本文主要介紹了在核電廠的進(jìn)展歷程上屏蔽泵的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了屏蔽泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)以及屏蔽泵的進(jìn)展前景。

泵的種類應(yīng)有盡有，被廣泛應(yīng)用于化工、石油、電力、食品等多個(gè)領(lǐng)域，并且在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)等各個(gè)行業(yè)也發(fā)揮著重要的作用。其中，屏蔽泵作為泵類設(shè)備中特別特別的一種，由于其具有結(jié)構(gòu)特別、功能特別等特性，因此越來越為大家留意。又因其能夠達(dá)到肯定無泄漏，符合當(dāng)今人類社會(huì)平安與環(huán)保的主題，目前在化工、石化、醫(yī)藥、紡織、制冷、航天、核電、軍工等領(lǐng)域已充分采納。本文主要針對(duì)屏蔽泵在核電中的進(jìn)展和應(yīng)用做以重點(diǎn)介紹。

我們都知道傳統(tǒng)的離心泵都是靠軸封密封完成的，其中，軸封分為機(jī)械式和填料式兩種，但是不論哪種軸封都不能完全達(dá)到無泄漏。在最早應(yīng)用的特別化工行業(yè)中，存在各種易燃、易爆、劇毒等介質(zhì)：例如:液氯、光氣、環(huán)氧乙烷等，這些介質(zhì)一旦泄露到空氣中，就會(huì)對(duì)人體造成致命的危害，對(duì)環(huán)境造成難以估量的損失。正是在這種狀況下，為了贏求肯定、完全地?zé)o泄漏，屏蔽泵應(yīng)運(yùn)而生。屏蔽泵是指將定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組分別置于密封金屬筒體內(nèi)的屏蔽電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、泵殼與驅(qū)動(dòng)電機(jī)外殼用法蘭密封相連，取消了泵軸動(dòng)密封結(jié)構(gòu)的泵。追溯其歷史，距今也許已經(jīng)有一百多年了。現(xiàn)在，屏蔽泵在核電行業(yè)中也漸漸被廣泛采納。始建于1954年，服役于1958年，已于1982年停運(yùn)的世界上第一座“專一民用核電站”美國希平港原子能發(fā)電站的反應(yīng)堆冷卻濟(jì)泵（即主泵）就是采納屏蔽泵。核電中的反應(yīng)堆冷卻劑具有高溫、高壓、高輻射等特點(diǎn)，而使用無泄漏的屏蔽泵作為主泵，結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)簡潔，省去了軸承潤滑油系統(tǒng)和簡單的軸封系統(tǒng)。下圖1為基本型的屏蔽泵，主要由電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子部件（軸）、葉輪、泵體、耐磨板、定轉(zhuǎn)子屏蔽套、軸承等幾部分組成。從上圖可以看出屏蔽泵的幾大特點(diǎn)：

1、電機(jī)和泵連成一體，與傳統(tǒng)的軸封泵和電機(jī)通過聯(lián)軸器相連有很大的區(qū)分，傳統(tǒng)的軸封泵通過聯(lián)軸器與電機(jī)連接，轉(zhuǎn)子位置是固定的，而屏蔽泵的轉(zhuǎn)子是動(dòng)態(tài)的，只有當(dāng)軸向力平衡時(shí)才能在某一位置達(dá)到平衡，當(dāng)介質(zhì)的特性如溫度、壓力、粘度等發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)，該轉(zhuǎn)子也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的移動(dòng)，換言之，同一臺(tái)屏蔽泵，輸送不同工況的介質(zhì)或者不同的溫度壓力等，平衡狀態(tài)是不一樣的?；诖耍P者得出這樣結(jié)論：想用好屏蔽泵，就肯定要掌握好軸向力。

2、電機(jī)轉(zhuǎn)子和泵軸為共用；即電機(jī)的轉(zhuǎn)子也是泵軸，兩者合二為一；<imgalt=“屏蔽泵結(jié)構(gòu)圖”src=“/UploadFiles/2015001/20157/Manage/201507142326033134.png”/圖1屏蔽泵結(jié)構(gòu)圖（基本型）

3、定子屏蔽套：定子屏蔽套是安裝在定子鐵芯里孔內(nèi)的一個(gè)很薄的金屬隔套，與定子里孔完全接觸，保證介質(zhì)與電機(jī)定子完全隔離，由于屏蔽泵轉(zhuǎn)子完全浸泡在介質(zhì)中，為削減屏蔽套內(nèi)產(chǎn)生的渦流損失并削減溫升、改善電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，屏蔽泵必需是采納非磁性、高電阻材料，并在保證其強(qiáng)度的條件下越薄越好，與轉(zhuǎn)子屏蔽套的間隙越小越好。據(jù)筆者了解，幾乎全部定子屏蔽套都是采納的HastelloyC合金，厚度一般不超過0.6MM。或許大家會(huì)感覺這么薄怎么能承受介質(zhì)的壓力呢？這樣理解是不正確的：定子屏蔽套并非承受介質(zhì)壓力，只是起到隔離作用，其外部通過定子鐵芯和兩端的支撐筒（或叫加固套）來擔(dān)當(dāng)。還有一種衍生出來的新的屏蔽泵就是濕定子泵，這種泵甚至連屏蔽套也沒有，下文連續(xù)介紹。

由于美國希平港核電站的順當(dāng)竣工，吹響了歐美以及日本核電大進(jìn)展的號(hào)角。在接下來的二十世紀(jì)六七十年月，全球興起了一波核電建設(shè)的浪潮。考慮到核電的經(jīng)濟(jì)性，這一時(shí)期建設(shè)的核電發(fā)電功率都在300MW以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出希平港的60MW。由于當(dāng)時(shí)屏蔽泵的制造難度及在制造工藝等各方面尚未成熟，同時(shí)當(dāng)時(shí)的屏蔽泵并不能滿意壓水堆核電廠的惰轉(zhuǎn)要求，但使用軸封泵可以通過設(shè)置很大的飛輪達(dá)到該項(xiàng)要求，所以在這一時(shí)期建設(shè)的核電站幾乎全部采納軸封泵，而放棄了屏蔽泵。我國的大亞灣核電站就是引進(jìn)的法國該時(shí)期的技術(shù)路線，而在大亞灣基礎(chǔ)上改進(jìn)型的嶺澳一期及正在建設(shè)的二代改進(jìn)型百萬千瓦壓水堆核電站