本發(fā)明屬于核電領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

反應(yīng)堆冷卻劑泵簡稱為“主泵”，其是壓水堆核電站一回路系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，只有主泵可靠運轉(zhuǎn)才能確保核電站的連續(xù)安全運行。請參閱圖1，軸封型主泵在泵本體上設(shè)置有水潤滑徑向軸承10和軸封組件11。水潤滑徑向軸承10主要承擔(dān)主泵的徑向力；而軸封組件11以可控泄漏的方式，確保機組在正常運行工況、設(shè)計基準(zhǔn)事故工況下，防止反應(yīng)堆冷卻劑沿泵軸12泄漏至反應(yīng)堆廠房，并保證在SBO(Station Black Out，全廠斷電)工況下，軸封組件11將泄漏量限制在事故安全分析準(zhǔn)則所規(guī)定的限值內(nèi)。

為了保證水潤滑徑向軸承10和軸封組件11的冷卻和潤滑，防止高溫、高壓冷卻劑向葉輪13上方的軸系傳導(dǎo)，使水潤滑徑向軸承10和軸封組件11能夠在可接受的溫度范圍內(nèi)運行，以保證主泵正常穩(wěn)定運行，需要在泵本體上設(shè)置軸封注入水系統(tǒng)，且需要考慮冗余設(shè)計，以提高其可靠性。已知核電站軸封型主泵通常采用不在內(nèi)部設(shè)置熱交換器的主法蘭組件，為了保證主泵的正常運行，其軸封注入水系統(tǒng)通常由來自RCV系統(tǒng)(Chemical and Volume Control System，化學(xué)容積控制系統(tǒng))的上充水和來自主泵內(nèi)部的高溫水兩部分組成，并設(shè)置有外部熱交換器，外部熱交換器由RRI系統(tǒng)(Component Cooling Water System，設(shè)備冷卻水系統(tǒng))提供設(shè)備冷卻水。

請參閱圖2和圖3，一種已知的核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)包括設(shè)于主泵外 部的噴射泵20、旋液分離器21、高壓冷卻器22和連接管道23，以及設(shè)于主泵內(nèi)部的兩個輔助泵24、25和內(nèi)部流道，主泵內(nèi)外部流道通過主法蘭14上的軸封水注入孔和高溫水引流孔連接。噴射泵20的工作介質(zhì)為來自RCV系統(tǒng)的低溫上充水，引射介質(zhì)為主泵內(nèi)葉輪13背部的高溫反應(yīng)堆冷卻劑，兩者進入噴射泵20混合后，經(jīng)過旋液分離器21過濾和高壓冷卻器22冷卻，再經(jīng)主法蘭14注入軸封腔室15，其中一部分注入水為軸封組件11提供冷卻和潤滑，另一部分在輔助泵24的作用下沿泵軸12向下流動，冷卻和潤滑水潤滑徑向軸承10，并在另一輔助泵25的作用下增加壓力，然后一分為二，一部分進入RCP系統(tǒng)(Reactor Coolant system，反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng))，另一部分作為噴射泵20的引射介質(zhì)，進入外部循環(huán)。高壓冷卻器22由RRI系統(tǒng)提供冷卻水。上述軸封注入水系統(tǒng)的工作原理為：1)正常情況下，RCV系統(tǒng)的上充水與高溫反應(yīng)堆冷卻劑混合后作為軸封注入水；2)當(dāng)RCV系統(tǒng)的注入水喪失、主泵運轉(zhuǎn)時，在兩個輔助泵24、25的作用下，有一定流量的水在系統(tǒng)中循環(huán)，為軸封組件11和水潤滑徑向軸承10提供潤滑和冷卻；3)當(dāng)主泵停運時，如果RCV低溫上充水喪失，在高壓冷卻器22的作用下，可以建立自然循環(huán)，繼續(xù)提供一定流量的軸封注入水；4)當(dāng)RRI設(shè)備冷卻水喪失、RCV低溫上充水正常時，軸封注入水的溫度在軸封組件11和水潤滑徑向軸承10的許用運行溫度范圍內(nèi)。

但是，圖2和圖3所示的軸封注入水系統(tǒng)至少存在以下缺陷：第一，無法實現(xiàn)有效的排氣，不能保證系統(tǒng)的正常運行；第二，主泵內(nèi)需要設(shè)置兩個輔助泵24、25，增加了主泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度；第三，當(dāng)需要對噴射泵20、旋液分離器21和高壓冷卻器22檢修時，無法有效隔離反應(yīng)堆冷卻劑；第四，系統(tǒng)回路上沒有相應(yīng)的監(jiān)測儀表，無法對系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)測；第五，當(dāng)高壓冷卻器22失效時，必須停運主泵。

請參閱圖4和圖5，另一種已知的核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)包括設(shè)于主泵外部的噴射泵30、高壓冷卻器31、旋液分離器32、多個閥門、連接管道33和 壓力傳感器34，以及設(shè)于主泵內(nèi)部的輔助泵35和內(nèi)部流道，主泵內(nèi)外部流道通過主法蘭14a上的軸封水注入孔和高溫水引流孔連接。噴射泵30的工作介質(zhì)為來自RCV系統(tǒng)的低溫上充水，引射介質(zhì)為主泵泵殼16內(nèi)的高溫反應(yīng)堆冷卻劑，兩者進入噴射泵30混合后，經(jīng)過高壓冷卻器31冷卻和旋液分離器32過濾后，再經(jīng)主法蘭14a的軸封水注入孔注入軸封腔室15，其中一部分注入水為軸封組件11提供冷卻和潤滑，另一部分在輔助泵35的作用下沿泵軸12向下流動，冷卻和潤滑水潤滑徑向軸承10，最后進入主泵葉輪13的背部，與泵殼16內(nèi)的反應(yīng)堆冷卻劑匯合。主連接管道上的閥門36處于常開狀態(tài)；排氣管道上的閥門37、38處于常閉狀態(tài)，這兩個閥門37、38只用于排氣使用，完成排氣后即關(guān)閉。上述軸封注入水系統(tǒng)的工作原理為：1)正常情況下，閥門39和閥門40關(guān)閉，來自RCV系統(tǒng)的低溫上充水經(jīng)過噴射泵30、高壓冷卻器31和旋液分離器32后直接注入軸封腔室15，作為主泵的軸封注入水；高壓冷卻器31處于備用狀態(tài)，RRI設(shè)備冷卻水的喪失不影響主泵的正常運行；2)當(dāng)RCV系統(tǒng)的低溫注入水喪失、主泵運轉(zhuǎn)時，閥門40打開，來自主泵泵殼16內(nèi)的高溫反應(yīng)堆冷卻劑經(jīng)高壓冷卻器31冷卻，流經(jīng)旋液分離器32后注入軸封腔室15，為軸封組件11和水潤滑徑向軸承10提供潤滑和冷卻；主泵停運后，在高壓冷卻器31的作用下建立自然循環(huán)，繼續(xù)為主泵提供軸封注入水；3)當(dāng)主泵停運時，閥門39打開，來自RCV系統(tǒng)的低溫上充水和來自泵殼16內(nèi)的高溫反應(yīng)堆冷卻劑在噴射泵30內(nèi)混合后，經(jīng)過高壓冷卻器31、旋液分離器32注入軸封腔室15；主泵停運后，在高壓冷卻器31的作用下建立自然循環(huán)，繼續(xù)為主泵提供軸封注入水。

但是，圖4和圖5所示的軸封注入水系統(tǒng)至少存在以下缺陷：第一，運行過程中軸封注入水系統(tǒng)的控制復(fù)雜，需要經(jīng)常操作閥門39、40的動作；第二，在主泵停運過程中，如果同時發(fā)生RCV上充水喪失，可能會無法建立自然循環(huán)，存在不能提供軸封注入水的風(fēng)險；第三，當(dāng)高壓冷卻器31、噴射泵30失效時，必須停運主泵；第四，閥門36位于主法蘭14a的軸封水注入孔前的連接管道33 上，此閥門36如果發(fā)生故障，將影響軸封注入水系統(tǒng)的正常工作。

有鑒于此，確有必要一種提供能夠解決上述問題的核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種運行可靠、操作簡便、易于檢修的核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)，以保證其在各種工況下均能完成為主泵提供軸封注入水的功能，確保主泵的安全可靠運行。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)，其包括設(shè)于主泵外部的噴射泵、高壓冷卻器、旋液分離器、閥門和主連接管道，以及設(shè)于主泵內(nèi)部的輔助泵和內(nèi)部流道，主泵內(nèi)外部流道通過主法蘭上的軸封水注入孔和高溫水引流孔連接；主連接管道連接在RCV上充水管道與主法蘭的軸封水注入孔之間，噴射泵、高壓冷卻器、旋液分離器依次設(shè)置在主連接管道上；還包括一條與噴射泵、高壓冷卻器、旋液分離器并聯(lián)的旁通管道，主連接管道在與旁通管道并聯(lián)的并聯(lián)段兩端各設(shè)有一個常開的主管道隔離閥門；旁通管道使得RCV系統(tǒng)的低溫上充水能夠繞過噴射泵、高壓冷卻器、旋液分離器，直接進入主法蘭的軸封水注入孔。

作為本發(fā)明核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)的一種改進，所述旁通管道的一端從噴射泵上游接入主連接管道，另一端從旋液分離器的下游接入主連接管道；旁通管道上設(shè)置有一個常閉的旁通隔離閥門。

作為本發(fā)明核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)的一種改進，位于上游的主管道隔離閥門設(shè)于噴射泵與旁通管道的上游接入點之間，位于下游的主管道隔離閥門設(shè)于旋液分離器與旁通管道的下游接入點之間。

作為本發(fā)明核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)的一種改進，還包括連接在主法蘭的高溫水引流孔與噴射泵的引射介質(zhì)入口之間的引射介質(zhì)管道，噴射泵的工作介質(zhì)入口和泵出口均與主連接管道連接。

作為本發(fā)明核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)的一種改進，所述噴射泵的工作介質(zhì)為來自RCV系統(tǒng)的低溫上充水，引射介質(zhì)為主泵泵殼內(nèi)的高溫反應(yīng)堆冷卻劑，兩者進入噴射泵混合后，經(jīng)過高壓冷卻器冷卻和旋液分離器過濾后，再經(jīng)主法蘭的軸封水注入孔注入軸封腔室，其中一部分注入水為軸封組件提供冷卻和潤滑，另一部分在輔助泵的作用下沿泵軸向下流動，冷卻和潤滑水潤滑徑向軸承，最后進入主泵葉輪的背部，與泵殼內(nèi)的反應(yīng)堆冷卻劑匯合。

作為本發(fā)明核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)的一種改進，所述引射介質(zhì)管道上設(shè)置有常開的引射介質(zhì)隔離閥門；關(guān)閉主管道隔離閥門和引射介質(zhì)隔離閥門時，主管道并聯(lián)段上的噴射泵、高壓冷卻器、旋液分離器將與反應(yīng)堆冷卻劑隔離。

作為本發(fā)明核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)的一種改進，還包括接入旁通管道的排氣管道，排氣管道上設(shè)有兩個常閉的排氣隔離閥門。

作為本發(fā)明核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)的一種改進，所述輔助泵僅有一個，其設(shè)置在泵軸上，且位于主泵的軸封組件與水潤滑徑向軸承之間。

作為本發(fā)明核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)的一種改進，所述主連接管道上設(shè)置有壓力傳感器，壓力傳感器位于旁通管道接入主連接管道的兩個接入點下游，能夠通過壓力測量實時監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

作為本發(fā)明核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)的一種改進，所述高壓冷卻器由RRI系統(tǒng)提供冷卻水。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)通過冗余設(shè)計、優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制，保證了系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，以及系統(tǒng)的可維修性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)及其有益效果進行詳細說明。

圖1為核電站軸封型主泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為一種已知核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)的原理圖。

圖3為采用圖2中主泵軸封注入水系統(tǒng)的主泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為另一種已知核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)的原理圖。

圖5為采用圖4中主泵軸封注入水系統(tǒng)的主泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)的原理圖。

圖7為采用圖6中主泵軸封注入水系統(tǒng)的主泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及其有益技術(shù)效果更加清晰，以下結(jié)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的具體實施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并非為了限定本發(fā)明。

請參閱圖6和圖7，本發(fā)明核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)包括設(shè)于主泵外部的噴射泵50、高壓冷卻器51、旋液分離器52、多個閥門、連接管道和壓力傳感器54，以及設(shè)于主泵內(nèi)部的輔助泵55和內(nèi)部流道，主泵內(nèi)外部流道通過主法蘭14a上的軸封水注入孔和高溫水引流孔連接。其中，高壓冷卻器51由RRI系統(tǒng)提供冷卻水；輔助泵55設(shè)置在泵軸12上，且位于軸封組件11與水潤滑徑向軸承10之間。

主泵外部的連接管道包括主連接管道60、旁通管道61、引射介質(zhì)管道62和排氣管道63。

主連接管道60連接在RCV上充水管道64與主法蘭14a的軸封水注入孔之間，噴射泵50、高壓冷卻器51、旋液分離器52和壓力傳感器54依次設(shè)置在主連接管道60上，其中，噴射泵50的工作介質(zhì)入口和泵出口均與主連接管道60連接。引射介質(zhì)管道62連接在主法蘭14a的高溫水引流孔與噴射泵50的引射介質(zhì)入口之間，且在噴射泵50的引射介質(zhì)入口前設(shè)置有常開的引射介質(zhì)隔離閥門620。因此，噴射泵50的工作介質(zhì)為來自RCV系統(tǒng)的低溫上充水，引射介質(zhì)為主泵泵殼16內(nèi)的高溫反應(yīng)堆冷卻劑，兩者進入噴射泵50混合后，經(jīng)過高壓冷卻器51冷卻和旋液分離器52過濾，再經(jīng)主法蘭14a的軸封水注入孔注入軸 封腔室15，其中一部分注入水為軸封組件11提供冷卻和潤滑，另一部分在輔助泵55的作用下沿泵軸12向下流動，冷卻和潤滑水潤滑徑向軸承10，最后進入主泵葉輪13的背部，與泵殼16內(nèi)的反應(yīng)堆冷卻劑匯合。

旁通管道61的一端從噴射泵50上游接入主連接管道60，另一端從旋液分離器52的下游接入主連接管道60，從而形成一條與噴射泵50、高壓冷卻器51、旋液分離器52并聯(lián)的支管，使得RCV系統(tǒng)的低溫上充水能夠繞過噴射泵50、高壓冷卻器51、旋液分離器52，直接經(jīng)主連接管道60末端進入主法蘭14a的軸封水注入孔。旁通管道61上設(shè)置有一個常閉的旁通隔離閥門610，主連接管道60在與旁通管道61并聯(lián)的并聯(lián)段兩端各設(shè)有一個常開的主管道隔離閥門600、602。其中，位于上游的主管道隔離閥門600設(shè)于噴射泵50與旁通管道61的上游接入點之間，位于下游的主管道隔離閥門602設(shè)于旋液分離器52與旁通管道61的下游接入點之間。因此，關(guān)閉主管道隔離閥門600、602和、引射介質(zhì)隔離閥門620，可以對主管道并聯(lián)段上的噴射泵50、高壓冷卻器51、旋液分離器52進行隔離檢修。

排氣管道63的一端接入旁通管道61，另一端用于排氣。排氣管道63上設(shè)有兩個排氣隔離閥門630，兩個排氣隔離閥門630只用于排氣使用，完成排氣后即關(guān)閉。

本發(fā)明核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)的工作原理為：

1)正常情況下，主管道隔離閥門600、602、引射介質(zhì)隔離閥門620打開，旁通隔離閥門610關(guān)閉，RCV系統(tǒng)的低溫上充水提供工作介質(zhì)，引射來自主泵泵殼16內(nèi)的高溫反應(yīng)堆冷卻劑，兩者在噴射泵50內(nèi)混合后，經(jīng)過高壓冷卻器51冷卻，通過旋液分離器52及主法蘭14a注入軸封腔室15；進入軸封腔室15后，一部分注入水向上流動，冷卻和潤滑軸封組件11，一部分注入水向下流動，經(jīng)輔助泵55作用后提高壓力，冷卻和潤滑水潤滑徑向軸承10，最后進入主泵葉輪13背部，與主泵泵殼16內(nèi)部的反應(yīng)堆冷卻劑匯合；

2)當(dāng)RCV系統(tǒng)的上充水喪失時，噴射泵50上游的主管道隔離閥門600關(guān)閉，來自泵殼16內(nèi)部的高溫反應(yīng)堆冷卻劑經(jīng)噴射泵50，進入高壓冷卻器51冷卻后，通過旋液分離器52及主法蘭14a注入軸封腔室15；在軸封的動壓效應(yīng)、輔助泵55的作用下，注入水一分為二，一部分冷卻和潤滑軸封組件11，流向RCV系統(tǒng)和RPE系統(tǒng)(Nuclear Island Vent and Drain system，核島排氣和疏水系統(tǒng))，一部分冷卻和潤滑水潤滑徑向軸承10后，進入主泵葉輪13背部與泵殼16內(nèi)的一回路反應(yīng)堆冷卻劑匯合；當(dāng)主泵停運后，在高壓冷卻器51的作用下可以建立自然循環(huán)，繼續(xù)為主泵提供軸封注入水；

3)當(dāng)RRI設(shè)備冷卻水失效時，主管道隔離閥門600、602、引射介質(zhì)隔離閥門620關(guān)閉，旁通隔離閥門610打開，直接由RCV系統(tǒng)的低溫上充水為主泵提供軸封注入水。

通過以上描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明核電站主泵軸封注入水系統(tǒng)至少具有以下優(yōu)點：

第一，設(shè)置與噴射泵50、高壓冷卻器51、旋液分離器52并聯(lián)的旁通管道61，當(dāng)噴射泵50、高壓冷卻器51、旋液分離器52發(fā)生故障時，通過關(guān)閉主管道隔離閥門600、602和引射介質(zhì)隔離閥門620，同時打開旁通隔離閥門610，即可由旁通管道61繼續(xù)為主泵提供軸封注入水，保證了主泵的正常運轉(zhuǎn)；

第二，當(dāng)RCV系統(tǒng)的上充水喪失時，在主泵在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，能在軸封的動壓效應(yīng)和輔助泵55的作用下，通過強制循環(huán)提供軸封注入水；

第三，當(dāng)RCV系統(tǒng)的上充水喪失時，在主泵停運狀態(tài)下，能在高壓冷卻器51的作用下，通過自然循環(huán)提供軸封注入水；

第四，當(dāng)RRI設(shè)備冷卻水失效時，可通過旁通管道61，直接由RCV系統(tǒng)的低溫上充水為主泵提供軸封注入水；

第五，只有當(dāng)RCV喪失時，才對主管道隔離閥門600進行操作，有效減少了閥門的動作次數(shù)，提高了系統(tǒng)的可靠性；

第六，通過關(guān)閉主管道隔離閥門600、602和引射介質(zhì)隔離閥門620，可以有效隔離反應(yīng)堆冷卻劑，從而對噴射泵50、高壓冷卻器51、旋液分離器52進行檢修；

第七，軸封注入水系統(tǒng)設(shè)置了排氣管道63，可以在系統(tǒng)運行前進行充分地排氣，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；

第八，主連接管道60上設(shè)置有壓力傳感器54，能夠通過壓力測量，實時監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實施方式進行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。