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篇1

關(guān)鍵詞：機(jī)械密封；原理；新技術(shù)

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及新型材料的出現(xiàn)，機(jī)械密封技術(shù)隨之迅速發(fā)展起來(lái)。近年來(lái)人們對(duì)環(huán)境保護(hù)日益關(guān)注，引起對(duì)機(jī)械密封的泄露要求越來(lái)越高，同時(shí)為了延長(zhǎng)裝置的檢修周期，要求機(jī)械密封的使用壽命隨之延長(zhǎng)。因此，發(fā)展機(jī)械密封的新技術(shù)、新產(chǎn)品以滿足人們對(duì)高性能機(jī)械密封的要求。

機(jī)械密封技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 機(jī)械密封基本原理

機(jī)械密封也叫做端面密封，是一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的封油裝置。由于傳動(dòng)軸貫穿在整個(gè)設(shè)備內(nèi)外，軸與設(shè)備之間就會(huì)產(chǎn)生空隙，將兩個(gè)密封元件置于垂直于軸線的平面上，流體介質(zhì)就不會(huì)通過(guò)空隙向外泄露，密封元件反而會(huì)在流體介質(zhì)的靜壓力以及彈簧力的作用下，保持相互貼合并相對(duì)運(yùn)動(dòng)從而達(dá)到防止流體泄露的目的。

密封環(huán)是構(gòu)成機(jī)械密封的主要元件，它在很大程度上決定了機(jī)械密封的使用性能及使用壽命，因此對(duì)于密封環(huán)有嚴(yán)格的使用要求：要有足夠的強(qiáng)度和剛度；應(yīng)有較小的摩擦系數(shù)和良好的自性；密封端面應(yīng)有足夠的硬度和耐腐蝕性；密封環(huán)應(yīng)有良好的耐熱沖擊性能；密封環(huán)要容易加工制造。

1.2 機(jī)械密封的特點(diǎn)

使用壽命長(zhǎng)。機(jī)械密封在油、水類(lèi)介質(zhì)中使用時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1~2年或者更長(zhǎng)時(shí)間，在化工介質(zhì)中的使用壽命通常也能達(dá)到半年以上。

密封可靠。機(jī)械密封在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行中，密封狀態(tài)穩(wěn)定且泄漏量很小，通常機(jī)械密封的泄露量可以控制在3~5mL/h，與軟填料密封相比，泄露量小很多。

摩擦功率損耗小。由于機(jī)械密封接觸端面面積較小，其摩擦功率消耗僅為軟填料密封的10%~50%。

適用范圍廣。機(jī)械密封適用于高溫、低溫、真空、不同轉(zhuǎn)速以及各種腐蝕性介質(zhì)和含有磨粒介質(zhì)等情況的密封。

抗振性強(qiáng)。隨著波紋管式和全補(bǔ)償式機(jī)械密封的發(fā)展，機(jī)械密封的抗振性越來(lái)越強(qiáng)，緩沖性也越來(lái)越好。

無(wú)需經(jīng)常調(diào)整。使用機(jī)械密封的維修周期長(zhǎng)，端面磨損后能夠自動(dòng)補(bǔ)償，通常情況下無(wú)需經(jīng)常維修。

機(jī)械密封技術(shù)

2.1 密封端面改形技術(shù)

干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體密封技術(shù)。干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體密封就是將開(kāi)槽密封技術(shù)應(yīng)用于氣體密封。干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體密封除結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)費(fèi)用較低，運(yùn)行無(wú)磨損，功耗小等特點(diǎn)以外，還能夠?qū)崿F(xiàn)零泄漏或者零溢出，系統(tǒng)運(yùn)行可靠?？颂m公司首先研制的28型螺旋槽干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體密封主要用于汽輪機(jī)、攪拌機(jī)及離心壓縮機(jī)。后來(lái)又研制了用于泵中的2800和2800E系列干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體端面密封。

上游泵送密封技術(shù)。上游泵送密封的工作原理與干氣密封類(lèi)似，是利用密封面上開(kāi)流槽在旋轉(zhuǎn)條件下將下游少量的泄露流體介質(zhì)泵送回上游。主要產(chǎn)品有美國(guó)約翰克蘭公司研制生產(chǎn)的8000系列螺旋槽上游泵送機(jī)械密封，以及我國(guó)石油大學(xué)研制的泵出式圓弧槽端面密封。

密封面開(kāi)深槽流體靜壓型機(jī)械密封。就是為了將外界流體或者密封流體引入到密封端面，以便對(duì)密封端面進(jìn)行充分的和冷卻，而在密封端面上開(kāi)幾組深槽和壓力介質(zhì)引入孔。雖然此種方法泄漏量較大，但此技術(shù)仍廣泛應(yīng)用于高壓、高溫、高速等普通機(jī)械密封難以滿足工程要求的情況中。

流體動(dòng)壓密封技術(shù)。就是在密封環(huán)上開(kāi)出1~2mm的溝槽，利用密封面流槽，形成局部熱變形和力變形，然后在密封面上產(chǎn)生流體動(dòng)力楔效應(yīng)。其優(yōu)點(diǎn)是利用槽可以增強(qiáng)承載能力，降低摩擦熱，適宜用于高參數(shù)密封。美國(guó)克蘭公司獲得流體動(dòng)壓墊高壓旋轉(zhuǎn)機(jī)械密封專(zhuān)利，將流體動(dòng)壓墊應(yīng)用于輕烴密封中。國(guó)內(nèi)的石油大學(xué)利用有限元對(duì)熱流體動(dòng)壓密封做了相應(yīng)的研究。

2.2窄環(huán)刃邊機(jī)械密封

窄環(huán)刃邊密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是動(dòng)環(huán)密封面的寬度很窄，僅0.2~0.6mm，而且平衡比是B=0~0.5。這樣由于密封面很窄，就能夠限制固體雜物的形成，即使已經(jīng)形成的固體物質(zhì)或者纖維也能夠背尖邊切斷而排除。在石化企業(yè)中不僅應(yīng)用國(guó)外產(chǎn)品還應(yīng)用了國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，比如在錦州和齊魯橡膠廠的工藝裝置中已經(jīng)推廣應(yīng)用

2.3 流體阻塞密封技術(shù)

在過(guò)去經(jīng)常是用液體阻塞液體或者氣體，叫做液封液或者液封氣技術(shù)。而現(xiàn)在采用氣體阻塞液體或者氣體，即氣封液或者氣封氣技術(shù)。流體阻塞技術(shù)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：密封環(huán)的選用材料具有自且不膠合性，典型材料是石磨；在密封面由于摩擦而產(chǎn)生的熱量能夠及時(shí)的散發(fā)出去；阻塞氣體通常采用空氣或者氮?dú)狻⒍趸嫉榷栊詺怏w；為了減少備件量并且要避免左右的錯(cuò)裝，開(kāi)槽密封應(yīng)盡可能選擇雙向旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)；在開(kāi)車(chē)或者停車(chē)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的干摩擦，為了有利于清除磨粒，應(yīng)注意環(huán)槽的幾何形狀。主要產(chǎn)品有天津鼎名密封公司研制的螺旋槽液體阻塞密封，以及齊魯石化公司和石油大學(xué)研制的蒸汽阻塞密封。

2.4 零逸出密封技術(shù)

所謂零逸出技術(shù)就是指使工藝流體不逸出的密封技術(shù)。通常情況下，零逸出密封采用干運(yùn)轉(zhuǎn)密封，可以是接觸式的干運(yùn)轉(zhuǎn)密封也可以是非接觸式干運(yùn)轉(zhuǎn)密封。其密封特點(diǎn)是利用流槽的各種流體的靜動(dòng)壓效應(yīng)來(lái)增加流體膜的承載能力，與此同時(shí)還要利用淺槽形成較薄的流體膜和較小的泄漏量。主要產(chǎn)品有美國(guó)杜拉密泰列克公司最近生產(chǎn)的泵用SB-200型干運(yùn)轉(zhuǎn)控制逸出集裝式密封和GF-200型節(jié)能零逸出氣體阻塞密封。

結(jié)論

隨著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)工程機(jī)械也會(huì)有較大發(fā)展，因此我國(guó)機(jī)械密封技術(shù)將廣泛應(yīng)用于各個(gè)機(jī)械行業(yè)中去，對(duì)機(jī)械密封的密封要求越來(lái)越高，因此，機(jī)械密封要朝著零逸出、高可靠性、長(zhǎng)壽命及高性能方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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篇2

關(guān)鍵詞：機(jī)械密封 泄漏 原因 措施

目前機(jī)械密封在泵類(lèi)產(chǎn)品中的應(yīng)用非常廣泛，而隨著產(chǎn)品技術(shù)水平的提高和節(jié)約能源的要求，機(jī)械密封的應(yīng)用前景將更加廣泛。機(jī)械密封的密封效果將直接影響整機(jī)的運(yùn)行，尤其是在石油化工領(lǐng)域內(nèi)，因存在易燃、易爆、易揮發(fā)、劇毒等介質(zhì)，機(jī)械密封出現(xiàn)泄漏，將嚴(yán)重影響生產(chǎn)正常進(jìn)行，嚴(yán)重的還將出現(xiàn)重大安全事故。人們?cè)诜治鲑|(zhì)量故障原因時(shí)，往往習(xí)慣在機(jī)械密封自身方面查找原因，例如：機(jī)械密封的選型是否合適，材料選擇是否正確，密封面的比壓是否正確，摩擦副的選擇是否合理等等。而很少在機(jī)械密封的外部條件方面去查找原因，例如：泵給機(jī)械密封創(chuàng)造的條件是否合適，輔助系統(tǒng)的配置是否合適，而這些方面的原因往往是非常重要的。本文將從泵用機(jī)械密封的外在因素分析導(dǎo)致密封泄漏的原因及應(yīng)采取的合理措施。

一、機(jī)械密封的原理及要求

機(jī)械密封是靠一對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的環(huán)的端面 (一個(gè)固定，另一個(gè)與軸一起旋轉(zhuǎn)，) 相互貼合形成的微小軸向間隙起密封作用，這種裝置稱為機(jī)械密封。

機(jī)械密封通常由動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對(duì)摩擦副，動(dòng)環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在不運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進(jìn)入密封端面。密封元件起密封動(dòng)環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時(shí)對(duì)泵的振動(dòng)、沖擊起緩沖作用。機(jī)械密封在實(shí)際運(yùn)行中不是一個(gè)孤立的部件，它是與泵的其它零部件一起組合起來(lái)運(yùn)行的，同時(shí)通過(guò)其基本原理可以看出，機(jī)械密封的正常運(yùn)行是有條件的，例如：泵軸的竄量不能太大，否則摩擦副端面不能形成正常要求的比壓；機(jī)械密封處的泵軸不能有太大的撓度，否則端面比壓會(huì)不均勻等等。只有滿足類(lèi)似這樣的外部條件，再加上良好的機(jī)械密封自身性能，才能達(dá)到理想的密封效果。

二、泵用機(jī)械密封泄漏的外在原因分析

1、泵軸的軸向竄量大

機(jī)械密封的密封面要有一定的比壓，這樣才能起到密封作用，這就要求機(jī)械密封的彈簧要有一定的壓縮量，給密封端面一個(gè)推力，旋轉(zhuǎn)起來(lái)使密封面產(chǎn)生密封所要求的比壓。為了保證這一個(gè)比壓，機(jī)械密封要求泵軸不能有太大的竄量，一般要保證在0.5 mm以內(nèi)。但在實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于設(shè)計(jì)的不合理，往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量，對(duì)機(jī)械密封的使用是非常不利的。這種現(xiàn)象往往出現(xiàn)在多級(jí)離心泵中，尤其是在泵啟動(dòng)過(guò)程中，竄量比較大。

用平衡盤(pán)方法平衡軸向力是如何產(chǎn)生軸向竄量的?平衡盤(pán)工作時(shí)自動(dòng)改變平衡盤(pán)與平衡環(huán)之間的軸向間隙，從而改變平衡盤(pán)前后兩側(cè)的壓差，產(chǎn)生一個(gè)與軸向力方向相反的作用力來(lái)平衡軸向力。由于轉(zhuǎn)子竄動(dòng)的慣性作用和瞬態(tài)泵工況的波動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子不會(huì)靜止在某一軸向平衡位置。平衡盤(pán)始終處在左右竄動(dòng)的狀態(tài)。平衡盤(pán)在正常工作中的軸向竄量只有0.105 ～0.11 mm，滿足機(jī)械密封的允許軸向竄量小于0.15 mm的要求，但平衡盤(pán)在泵啟動(dòng)、停機(jī)、工況劇變時(shí)的軸向竄量可能大大超過(guò)機(jī)械密封允許的軸向竄量。

泵經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，平衡盤(pán)與平衡環(huán)摩擦磨損，間隙隨著增大，機(jī)械密封軸向竄量不斷增加。由于軸向力的作用，吸入側(cè)的密封面的壓緊力增加，密封面磨損加劇，直至密封面損壞，失去密封作用。突出側(cè)的機(jī)械密封，隨著平衡盤(pán)的磨損，轉(zhuǎn)子部件的軸向竄量大于密封要求的軸向竄量，密封面的壓緊力減小，達(dá)不到密封要求，最終使泵兩側(cè)的機(jī)械密封全部失去密封作用。

2 、軸向力偏大

機(jī)械密封在使用過(guò)程中是不能夠承受軸向力的，若存在軸向力，對(duì)機(jī)械密封的影響是嚴(yán)重的。有時(shí)由于泵的軸向力平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理及制造、安裝、使用等方面的原因，造成軸向力沒(méi)有被平衡掉。機(jī)械密封承受一個(gè)軸向力，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)密封壓蓋溫度將偏高，對(duì)于聚丙烯類(lèi)的介質(zhì)，在高溫下會(huì)被熔化，因此泵啟動(dòng)后很快就失去密封效果，泵靜止時(shí)則密封端面出現(xiàn)間斷的噴漏現(xiàn)象。

3、泵軸的撓度偏大

機(jī)械密封，是一種旋轉(zhuǎn)的接觸式動(dòng)密封，它是在流體介質(zhì)和彈性元件的作用下，兩個(gè)垂直于軸心線的密封端面緊密貼合、相對(duì)旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到密封效果的，因此要求兩個(gè)密封之間要受力均勻。但由于泵產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不合理，泵軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在機(jī)械密封安裝處產(chǎn)生的撓度較大，使密封面之間的受力不均勻，導(dǎo)致密封效果不好。

4、沒(méi)有輔助沖洗系統(tǒng)或輔助沖洗系統(tǒng)設(shè)置不合理

機(jī)械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的，它可以有效地保護(hù)密封面，起到冷卻、、沖走雜物等作用。有時(shí)設(shè)計(jì)員沒(méi)有合理地配置輔助沖洗系統(tǒng)，達(dá)不到密封效果； 有時(shí)雖然設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)了輔助系統(tǒng)，但由于沖洗液中有雜質(zhì)，沖洗液的流量、壓力不夠，沖洗口位置設(shè)計(jì)不合理等原因，也同樣達(dá)不到密封效果。

5、振動(dòng)偏大

機(jī)械密封振動(dòng)偏大，最終導(dǎo)致失去密封效果。但機(jī)械密封振動(dòng)偏大的原因往往不是機(jī)械密封本身的原因，泵的其它零部件是產(chǎn)生振動(dòng)的根源，如泵軸設(shè)計(jì)不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯(lián)軸器的平行度差、徑向力大等原因。

三、解決泄漏應(yīng)采取的對(duì)策

1、消除泵軸竄量大的措施

合理地設(shè)計(jì)軸向力的平衡裝置，消除軸向竄量。為了滿足這一要求，對(duì)于多級(jí)離心泵，比較理想的設(shè)計(jì)方案有兩個(gè)：一個(gè)是平衡盤(pán)加軸向止推軸承，由平衡盤(pán)平衡軸向力，由軸向止推軸承對(duì)泵軸進(jìn)行軸向限位； 另一個(gè)是平衡鼓加軸向止推軸承，由平衡鼓平衡掉大部分軸向力，剩余的軸向力由止推軸承承擔(dān)，同時(shí)軸向止推軸承對(duì)泵軸進(jìn)行軸向限位。第二種方案的關(guān)鍵是合理地設(shè)計(jì)平衡鼓，使之能夠真正平衡掉大部分軸向力。對(duì)于其它單級(jí)泵、中開(kāi)泵等產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)時(shí)采取一些措施保證泵軸的竄量在機(jī)械密封所要求的范圍之內(nèi)。

2、消除軸向力偏大的措施

合理地設(shè)計(jì)軸向力平衡機(jī)構(gòu)，使之能夠真正充分地平衡掉軸向力，給機(jī)械密封創(chuàng)造一個(gè)良好的條件。對(duì)于一些電廠、石油、化工等領(lǐng)域應(yīng)用的重要產(chǎn)品，在產(chǎn)品出廠之前，必須做到臺(tái)臺(tái)試驗(yàn)檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。有些重要的泵可以在轉(zhuǎn)子上設(shè)計(jì)一個(gè)軸向測(cè)力環(huán)，對(duì)軸向力的大小進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。

3、消除泵軸撓度偏大的措施

這種現(xiàn)象大多存在臥式多級(jí)離心泵中，在設(shè)計(jì)時(shí)采取以下措施：

① 減少兩端軸承之間的距離。泵葉輪的級(jí)數(shù)不要太多，在泵總揚(yáng)程要求較高的情況下，盡量提高每級(jí)葉輪的揚(yáng)程，減少級(jí)數(shù)。② 增加泵軸的直徑。在設(shè)計(jì)泵軸直徑的時(shí)候，不要簡(jiǎn)單地僅考慮傳遞功率的大小，而要考慮機(jī)械密封、軸撓度、起動(dòng)方法和有關(guān)慣性負(fù)荷、徑向力等因素。很多設(shè)計(jì)員沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)。③提高泵軸材料的等級(jí)。 ④ 泵軸設(shè)計(jì)完成后，對(duì)泵軸的撓度要進(jìn)行校核檢驗(yàn)計(jì)算。

4、增加輔助沖洗系統(tǒng)

在條件允許的情況下，盡量設(shè)計(jì)輔助沖洗系統(tǒng)。沖洗壓力一般要求高于密封腔壓力0.107 ～0.11 MPa，如果輸送介質(zhì)屬于易汽化的，則應(yīng)高于汽化壓力0.1175～0.12 MPa。密封腔壓力要根據(jù)每種泵的結(jié)構(gòu)型式、系統(tǒng)壓力等因素來(lái)計(jì)算。軸封腔壓力很高時(shí)或者壓力幾乎接近該密封使用最高極限時(shí)，也可由密封腔引液體至低壓區(qū)，使軸封液體流動(dòng)以帶走摩擦熱。

根據(jù)每種泵的操作條件，合理地配置管路和附件。如冷卻器、孔板、過(guò)濾器、閥門(mén)、流量指示器、壓力表、溫度等。實(shí)際上密封的可靠性和壽命，在很大程度上取決于密封輔助系統(tǒng)的配置。

5、消除泵進(jìn)口汽蝕的措施

① 提高泵的汽蝕性能水平，滿足現(xiàn)場(chǎng)裝置的汽蝕性能的要求。② 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)裝置的要求要與泵汽蝕性能水平匹配。③ 現(xiàn)場(chǎng)安裝和工況調(diào)節(jié)要給泵創(chuàng)造有利的條件。

6、消除泵振動(dòng)的措施

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關(guān)鍵詞 堆芯測(cè)量 “三代”核電機(jī)組 SPND探測(cè)器 中子通量

中圖分類(lèi)號(hào)：TN623.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.05.018

Analysis of In-core Neutron-temperature Measurement System

between M310 and One Advanced NPP

XIAO Bo，HUANG Xianxuan， LEI Long

（Fujian Fuqing Nuclear Power Company， Fuqing， Fujian 350318）

Abstract Describe the function and equipments of the In-core neutron-temperature measurement system used in different reactor type such as M310 and one advanced NPP. Tell the main functions of RII （RIC） system ， neutron flux measure， coolant temperature measure， coolant level of primary loop measure and analyze the main equipment which is used for in-core neutron flux measurement in NPP， like U-fission chamber and self-powered neutron detector.

Key words In-core neutron-temperature measurement system; advanced NPP ; SPND detector; Neutron flux

1 堆芯測(cè)量系統(tǒng)的功能及組成

堆芯測(cè)量系統(tǒng)是反應(yīng)堆重要核測(cè)系統(tǒng)之一，擔(dān)負(fù)著反應(yīng)堆在啟堆至計(jì)劃停堆整個(gè)換料周期內(nèi)的堆芯中子注量率、堆芯溫度及反應(yīng)堆水位的監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)以達(dá)到：驗(yàn)證堆芯裝料的正確性、繪制堆芯中子注量圖、燃耗的驗(yàn)證、監(jiān)視堆芯溫度、計(jì)算堆芯過(guò)冷裕度等作用。

M310堆型的堆芯測(cè)量系統(tǒng)從軟硬件及功能上可以分為兩部分，其一為中子通量及水位測(cè)量部分，另一個(gè)為堆芯溫度測(cè)量部分。

中子通量測(cè)量通路由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、組選擇器、路選擇器、電動(dòng)閥、球閥、密封組件、手動(dòng)隔離閥、導(dǎo)向管、指套管和相應(yīng)的電纜、處理機(jī)柜組成。通過(guò)選擇器的切換，可形成50個(gè)測(cè)量通路。導(dǎo)向管焊接在壓力容器底部，為指套管進(jìn)入堆芯提供導(dǎo)向和支撐。指套管由密封組件處伸入堆芯，貫穿整個(gè)燃料組件活性區(qū)，為中子注量率探測(cè)器提供導(dǎo)向和支撐。水位測(cè)量部分，僅為測(cè)量變送器預(yù)留引壓口，位置如圖1所示。

溫度測(cè)量部分由40個(gè)熱電偶及相應(yīng)的延長(zhǎng)線、監(jiān)測(cè)處理機(jī)柜構(gòu)成。38個(gè)熱電偶位于堆芯上柵格板，2個(gè)位于上封頭，設(shè)備分為A、B兩列，相互隔離。

某型“三代”核電機(jī)組（以下簡(jiǎn)稱“三代”）堆芯測(cè)量系統(tǒng)的功能與前者基本相同，除中子通量及溫度測(cè)量外，還承擔(dān)水位監(jiān)測(cè)功能。

從結(jié)構(gòu)組成及布置上講，“三代”核電機(jī)組堆芯測(cè)量系統(tǒng)與前者差距較大，集成度更高。功能的實(shí)現(xiàn)依靠?jī)闪泄?8根探測(cè)器組件及相應(yīng)的電纜、處理機(jī)柜來(lái)實(shí)現(xiàn)。在探測(cè)器組件中，有44根僅集成了熱點(diǎn)偶和中子探測(cè)器，另外4集成了水位探測(cè)器。在反應(yīng)堆運(yùn)行期間，在線對(duì)上述三種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2 結(jié)構(gòu)布置及功能實(shí)現(xiàn)

2.1 M310機(jī)組堆芯中子通量及溫度測(cè)量

M310機(jī)組采用移動(dòng)式通量測(cè)量結(jié)構(gòu)，壓力容器底部開(kāi)口，探測(cè)器從堆底進(jìn)入堆芯進(jìn)行測(cè)量。即在需要測(cè)量時(shí)，通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)將探測(cè)器從堆底經(jīng)過(guò)機(jī)械密封結(jié)構(gòu)推入堆芯，完成測(cè)量后將探測(cè)器抽出，送入保存通道。

在繪制中子注量率圖時(shí)，通過(guò)控制柜RIC001AR的指令，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)探測(cè)器（涂鈾微裂變電離室）從存儲(chǔ)通道抽出至組選擇器入口，再通過(guò)組選擇器、路選擇器、電動(dòng)閥、球閥、進(jìn)入指定測(cè)量通道（50個(gè)通道中的一個(gè)）的指套管，在指套管的導(dǎo)向下進(jìn)入堆芯對(duì)應(yīng)區(qū)域的設(shè)定點(diǎn)B ，然后反向抽出，再抽出的過(guò)程中探測(cè)器工作，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電纜將所測(cè)中子通量信號(hào)送出。如圖1所示。

圖1 中子通量測(cè)量示意圖

水位測(cè)量的主體不在RIC系統(tǒng)，僅由RIC系統(tǒng)向水位測(cè)量壓力變送器提供引壓接口。位置如圖1所示。

測(cè)量通路的確定通過(guò)組選擇器和路選擇器的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。組選擇器除3#、4#外均為1進(jìn)4出，即一個(gè)入口，連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)出口，四個(gè)出口，分別連接正常測(cè)量通路、校準(zhǔn)通路、救援通路及存儲(chǔ)通路所在的路選擇器。3#組選擇器校準(zhǔn)通道和救援通道重合、4#組選擇器校準(zhǔn)通路與其正常測(cè)量通路重合，僅有3個(gè)出口。路選擇器除4#外，均為2進(jìn)10出，即兩個(gè)入口，分別連接正常測(cè)量通路的組選擇器出口和救援通路的組選擇器出口。4#為5進(jìn)10出，即五個(gè)入口分別與1#、2#、5#的校準(zhǔn)通路相連，與3#組選器的救援通路相連（救援和校準(zhǔn)通路相同），與4#組選擇器的正常測(cè)量通路相連。每個(gè)路選擇器的10個(gè)出口均與10個(gè)測(cè)量通路對(duì)應(yīng)，形成50個(gè)測(cè)量通路。連接關(guān)系見(jiàn)圖2。

圖2 選擇器間連接關(guān)系

芯溫度的測(cè)量通過(guò)40支伸入壓力容器電偶來(lái)實(shí)現(xiàn)。40支熱電偶分為A、B兩列，每列20支，其中19支位于堆芯上柵格板上，另一支在堆芯上封頭。熱電偶通過(guò)熱電偶導(dǎo)管進(jìn)入堆內(nèi)構(gòu)件指定位置。熱電偶導(dǎo)管10支熱電偶管匯入一根熱電偶柱，熱電偶柱經(jīng)過(guò)與陰法蘭的密封結(jié)構(gòu)，穿出壓力容器頂蓋，為導(dǎo)管提供支持，并完成一回路壓力邊界的密封。

熱電偶通過(guò)導(dǎo)管及熱電偶柱穿出壓力容器，經(jīng)補(bǔ)償導(dǎo)線至對(duì)頂連接板，再經(jīng)連接板、核島貫穿件將溫度信號(hào)送至位于電氣廠房的堆芯冷卻監(jiān)測(cè)機(jī)柜RIC011AR（RIC012AR），在此完成冷段補(bǔ)償、信號(hào)轉(zhuǎn)換、過(guò)冷裕度計(jì)算及信號(hào)送出至DCS。

= + + + +

=

=

2.2 “三代”核電機(jī)組堆芯中子通量及溫度測(cè)量

“三代”核電機(jī)組采用固定式堆芯測(cè)量布置，與俄羅斯VVER技術(shù)、美國(guó)AP1000技術(shù)類(lèi)似，與歐洲三代技術(shù)EPR1 750的固定式部分相似（EPR采用固定式和鼓球式相結(jié)合的測(cè)量方法）。反應(yīng)堆堆底不再開(kāi)孔，所有需伸入堆芯的儀表僅通過(guò)壓力容器頂蓋上的開(kāi)孔來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而提高了壓力容器的完整性，提高整體安全性。

如前所述，整個(gè)系統(tǒng)由多個(gè)探測(cè)器組件、多個(gè)中子通量處理機(jī)柜、中子通量控制柜、多個(gè)堆芯溫度處理機(jī)柜及相應(yīng)的電纜、SU、記錄儀及相應(yīng)的BUP儀表組成。基本示意圖如圖3所示。

探測(cè)器組件中有部分為通量及溫度探測(cè)組件，部分為水位探測(cè)器組件。水位探測(cè)器還集成了反應(yīng)堆上封頭溫度測(cè)量的功能。

每根溫度探測(cè)器內(nèi)有7個(gè)自給能探測(cè)器（SPND）和一個(gè)K型熱電偶。通過(guò)置于堆內(nèi)的SPND和熱電偶、相應(yīng)的電纜、信號(hào)處理柜及控制柜實(shí)現(xiàn)對(duì)堆芯中子通量分布的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及三維通量圖的繪制。

水位探測(cè)器組件上裝有水位探測(cè)器，分為A＼B兩列置于堆內(nèi)。水位探測(cè)器集成了溫度探測(cè)的功能，提供上封頭溫度信息。水位探測(cè)器采用熱傳導(dǎo)式水位探測(cè)器（熱電偶+加熱器）。利用水汽傳熱性能的顯著差異，通過(guò)比較加熱熱電偶與未加熱熱電偶測(cè)量的溫差判定測(cè)點(diǎn)是否被冷卻劑淹沒(méi)。

圖3 某型“三代”核電機(jī)組堆芯測(cè)量基本原理圖

3 主要設(shè)備及參數(shù)

3.1 中子通量探測(cè)器

M310機(jī)組中子通量探測(cè)器使用涂U-235微型裂變電離室，裂變室的中子通量探頭其基本原理與普通電離室相同，電離室腔內(nèi)填充氬氣。在裂變室中，中子撞擊導(dǎo)致涂層中的鈾原子發(fā)生裂變反應(yīng)，產(chǎn)生的裂變碎片再去電離填充氣體，從而產(chǎn)生電流脈沖。

+ + + 2.43 +

探測(cè)器參數(shù)如下：（1）測(cè)量范圍 ：1.0 ？～1.4 .. ;（2）靈敏度：/（..）;（3）外徑 4.70mm。

“三代”核電機(jī)組中子通量探測(cè)器使用銠自給能探測(cè)器，其結(jié)構(gòu)如圖所示，由收集級(jí)、銠絲、絕緣、電纜、補(bǔ)償導(dǎo)線、信號(hào)線、端頭、密封部件組成。

圖4 銠自給能探測(cè)器示意圖

其工作原理如下：銠絲中與中子分別通過(guò)兩種方式發(fā)生輻射俘獲（，）反應(yīng)，分別生成和，發(fā)生衰變和衰變，生成穩(wěn)定核素，發(fā)生衰變，生成穩(wěn)定核素，衰變產(chǎn)生的粒子穿過(guò)絕緣層被收集級(jí)收集，產(chǎn)生信號(hào)電流，衰變產(chǎn)生的電流是探測(cè)器電流的主要成分。

+ + + （7.7%）

+ + （92.3%）

探測(cè)器參數(shù)如下：（1）測(cè)量范圍1.01.4 ;（2）靈敏度：≥3.0 /（..）。

3.2 溫度探測(cè)器

M310機(jī)組溫度探測(cè)由鎧裝型熱電偶實(shí)現(xiàn)，其直徑為3.71mm，長(zhǎng)6.59.2m（堆頂密封面上分三層布置），測(cè)量范圍為0～1200℃，精度：0～375℃ 5℃，375～1200℃ 0.4% | |，采用，在ICCMS處理機(jī)柜側(cè)進(jìn)行冷端補(bǔ)償。

“三代”核電機(jī)組組溫度探測(cè)無(wú)論是中子組件還是水位組件，感溫元件均為型熱電偶，其主要參數(shù)如下：測(cè)量范圍為0～1200℃，精度：0～375℃ 5℃，375～1000℃.4%| |，1000～1200℃ 75% | |，使用在中子-溫度組件堆外處進(jìn)行補(bǔ)償。

4 結(jié)論

描述了M310機(jī)組及某型“三代”核電機(jī)組堆芯測(cè)量系統(tǒng)中子通量、堆芯冷卻劑溫度、堆芯水位測(cè)量的方法，實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能的設(shè)備工作原理，特性參數(shù)。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩種堆型的堆型測(cè)量系統(tǒng)無(wú)論從功能實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)布置還是主要設(shè)備都存在著較大差異，機(jī)組建成后的運(yùn)行、維護(hù)工作差異大，相關(guān)人員須提前培養(yǎng)準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)

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篇4

【關(guān)鍵詞】廠水泵；能源消耗；節(jié)能

1.積極實(shí)施泵站控制技術(shù)

對(duì)泵站的參數(shù)（例如流量、壓力或液位）進(jìn)行控制，一是為了滿足生產(chǎn)的工藝要求，二是可以盡量減少能量的浪費(fèi)。目前人們經(jīng)常使用的方法有：一是使用調(diào)速裝置調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速；二是通過(guò)大小泵搭配；三是閥門(mén)控制；四是調(diào)節(jié)水泵葉片角度的調(diào)節(jié)方式；五是通過(guò)回流或?yàn)a放的調(diào)節(jié)方式。

從多年的實(shí)踐中體會(huì)到，雖然各種方式都可以實(shí)現(xiàn)滿足工藝條件下的調(diào)節(jié)和控制，但是不同的控制方式或是同一種控制方式下不同的控制策略都可能會(huì)帶來(lái)不同的耗電效果，這里有一個(gè)耗電最低（優(yōu)化）的運(yùn)行方法和方式。為了得到這個(gè)最佳的結(jié)果，就必須對(duì)泵站的電耗因素進(jìn)行定量研究，之所以提到定量而不是定性，是因?yàn)橹挥卸坎趴赡軐?duì)節(jié)能改造的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)現(xiàn)性作出判別，這就是泵站量化節(jié)能技術(shù)的本質(zhì)所在。

在傳統(tǒng)的凈水廠設(shè)計(jì)中，進(jìn)行送水泵選型時(shí)，首先考慮水泵應(yīng)滿足最不利工況點(diǎn)的要求，即以供水管網(wǎng)的最高日最高時(shí)用水量和壓力來(lái)計(jì)算水泵的設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程。根據(jù)此法選型的水泵雖滿足了最不利工況點(diǎn)的要求，卻忽略了對(duì)能耗的考慮。改變水泵的工況點(diǎn)，通?？赏ㄟ^(guò)兩條途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)：一是調(diào)速運(yùn)行，即通過(guò)改變水泵的轉(zhuǎn)速，來(lái)改變水泵的運(yùn)行曲線，使水泵的出水壓力與管網(wǎng)實(shí)際所需一致，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

2.改造原有水泵的技術(shù)指標(biāo)

我國(guó)的水廠長(zhǎng)期以來(lái)，采用了各種類(lèi)型的水泵。在不完全以新代舊的前提下，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造勢(shì)在必行。根據(jù)工作情況的變化合理地選用新型葉輪，是改善泵組運(yùn)行提高效率的一個(gè)重要途徑。為此，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的需要，合理選用新型葉輪。葉輪切削改造技術(shù)是水泵節(jié)能改造技術(shù)中最簡(jiǎn)便可行、最有效的一種方法，在水廠的改造中得以廣泛應(yīng)用。在水廠的改造中，無(wú)論是水泵選型，還是實(shí)施葉輪切削改造，均應(yīng)根據(jù)供水管網(wǎng)的實(shí)際所需，以管網(wǎng)用水的平均流量、平均壓力作為水泵的設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程進(jìn)行選泵或葉輪切削計(jì)算，同時(shí)兼顧大流量和小流量?jī)蓚€(gè)工況點(diǎn)均處于水泵的高效區(qū)間內(nèi)。通過(guò)改造，水泵實(shí)際運(yùn)行效率將大大提高，可大大降低能耗，不失為供水企業(yè)節(jié)能增效的重要舉措。

水泵控制閥是水廠一、二級(jí)泵房運(yùn)行機(jī)組的重要組成部件，是安裝在水泵出口處一種水錘防護(hù)裝置，它的主要作用是在停泵時(shí)防止水倒流和機(jī)組高速倒轉(zhuǎn)，避免可能由此造成水泵運(yùn)行機(jī)組的損壞。目前許多水廠，特別是一些中、小型老水廠普遍采用手動(dòng)控制閥，止回閥，電磁閘閥或電動(dòng)液壓蝶閥來(lái)控制和解決水泵機(jī)組停機(jī)時(shí)的水錘問(wèn)題，但實(shí)踐證明，這種種方法對(duì)于水泵的安全運(yùn)行還存在著諸多的不足，如手動(dòng)控制閥就不能有效地控制因突然停電，控制閥不能及時(shí)關(guān)閉造成外管路介質(zhì)對(duì)水泵機(jī)組的水錘沖擊；電磁、電動(dòng)液壓控制的裝置，由于電控部分電器元件配置復(fù)雜，且容易受到溫度、濕度、頻頻動(dòng)作等影響，出現(xiàn)故障的機(jī)率不可避免就會(huì)增多，液壓裝置出現(xiàn)堵塞、泄漏現(xiàn)象亦在所難免，何況電動(dòng)液壓蝶閥中的主閥板更是在一定程度上影響著介質(zhì)的輸送。所以及時(shí)制造一種全過(guò)程自動(dòng)操作的新型水力閥門(mén)，無(wú)需外接壓力水便能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水泵控制閥的緩開(kāi)和緩閉是一亟待解決的重要問(wèn)題。

3.積極進(jìn)行水泵的更新?lián)Q代

在水廠設(shè)計(jì)中，進(jìn)行水泵選型時(shí)，應(yīng)對(duì)水泵的運(yùn)行工況進(jìn)行排列分析，從水廠的投產(chǎn)初期、中期至達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模，以及不同季節(jié)的供水量要求，和每日的供水量曲線等，都應(yīng)有較深入的了解，以此來(lái)指導(dǎo)選用水泵，才能達(dá)到既滿足供水要求，又能節(jié)約能耗的目的。因此，推廣高效節(jié)能水泵質(zhì)量技術(shù)先進(jìn)，不僅在節(jié)能措施上獲得顯著的節(jié)能效果，其低噪音和低振動(dòng)技術(shù)使水泵運(yùn)行時(shí)，不產(chǎn)生環(huán)境污染，節(jié)能水泵還裝有優(yōu)質(zhì)機(jī)械密封，徹底根除了水泵軸向滲漏現(xiàn)象，有效地減少了水泵維修保養(yǎng)的工作時(shí)間，提高了設(shè)備使用壽命。

現(xiàn)在，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了大量的水泵更新?lián)Q代產(chǎn)品。目前一些水泵廠正在生產(chǎn)多種高效節(jié)能多用途水泵。由泵體、葉輪和泵軸組成，配合電機(jī)實(shí)施，泵體內(nèi)設(shè)有自吸葉輪腔和離心葉輪腔兩個(gè)葉輪腔，并通過(guò)泵蓋隔開(kāi)，腔內(nèi)分別置有離心葉輪和自吸葉輪，自吸葉輪和離心葉輪裝在同一泵軸上，進(jìn)水管與離心葉輪腔相通。本發(fā)明具有自吸泵和離心泵的雙重功能，只需在離心泵初次啟動(dòng)前，將泵內(nèi)注滿液體即可，省力、省時(shí)間、操作方便。在動(dòng)力不變的情況下，其揚(yáng)程、泵效、流量等技術(shù)性能相對(duì)已有單一泵都有很大提高，且耗能低、體積小。如博山水泵制造廠生產(chǎn)的DL 多級(jí)立式泵被國(guó)家經(jīng)貿(mào)委評(píng)為國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品，被機(jī)械部列為全國(guó)第十七批節(jié)能產(chǎn)品，深受?chē)?guó)內(nèi)外用戶的好評(píng)。

4.改變廠水泵變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)

變頻調(diào)速的基本原理是根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)工作原理中的轉(zhuǎn)速關(guān)系：公式（1）：n=60 f（1-s）/p，公式（2）：P=T*n/9550，由上公式（1）和（2）可知，均勻改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的電源頻率 f，就可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變慢，軸功率就相應(yīng)減少，電動(dòng)機(jī)輸入功率也隨之減少。這就是水泵變頻調(diào)速的節(jié)能作用。

目前，國(guó)內(nèi)在水泵控制系統(tǒng)中使用變頻調(diào)速技術(shù)，大部分是在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下，即人為地根據(jù)工藝或外界條件的變化來(lái)改變變頻器的頻率值，以達(dá)到調(diào)速目的。系統(tǒng)主要由四部分組成：（1）控制對(duì)象（2）變頻調(diào)速器（3）壓力測(cè)量變送器（PT）（4）調(diào)節(jié)器（PID）。系統(tǒng)的控制過(guò)程為：由壓力測(cè)量變送器將水管出口壓力測(cè)出，并轉(zhuǎn)換成與之相對(duì)應(yīng)的 4～20mA 標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，送到調(diào)節(jié)器與工藝所需的控制指標(biāo)進(jìn)行比較，得出偏差。其偏差值由調(diào)節(jié)器按預(yù)先規(guī)定的調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算得出調(diào)節(jié)信號(hào)，該信號(hào)直接送到變頻調(diào)速器，從而使變頻器將輸入為 380V/50Hz 的交流電變成輸出為 0～380V/0～400Hz連續(xù)可調(diào)電壓與頻率的交流電，直接供給水泵電機(jī)。

5.自來(lái)水廠水泵變頻調(diào)速應(yīng)用的注意事項(xiàng)

水泵調(diào)速一般是減速問(wèn)題。當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，原來(lái)按工頻狀態(tài)設(shè)計(jì)的泵與電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)均發(fā)生了較大的變化，另外如管路特性曲線、與調(diào)速泵并列運(yùn)行的定速泵等因素，都會(huì)對(duì)調(diào)速的范圍產(chǎn)生一定影響。超范圍調(diào)速則難以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。因此，變頻調(diào)速不可能無(wú)限制調(diào)速。一般認(rèn)為，變頻調(diào)速不宜低于額定轉(zhuǎn)速 50%，最好處于 75%～100%，并應(yīng)結(jié)合實(shí)際經(jīng)計(jì)算確定。

5.1 水泵工藝特點(diǎn)對(duì)調(diào)速范圍的影響

理論上，水泵調(diào)速高效區(qū)為通過(guò)工頻高效區(qū)左右端點(diǎn)的兩條相似工況拋物線的中間區(qū)域。實(shí)際上，當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速過(guò)小時(shí)，泵的效率將急劇下降，受此影響，水泵調(diào)速高效區(qū)萎縮，若運(yùn)行工況點(diǎn)已超出該區(qū)域，則不宜采用調(diào)速來(lái)節(jié)能了。

5.2 定速泵對(duì)調(diào)速范圍的影響

實(shí)踐中，供水系統(tǒng)往往是多臺(tái)水泵并聯(lián)供水。由于投資昂貴，不可能將所有水泵全部調(diào)速，所以一般采用調(diào)速泵、定速泵混合供水。在這樣的系統(tǒng)中，應(yīng)注意確保調(diào)速泵與定速泵都能在高效段運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)。此時(shí)，定速泵就對(duì)與之并列運(yùn)行的調(diào)速泵的調(diào)速范圍產(chǎn)生了較大的影響。主要分以下兩種情況：

5.2.1 同型號(hào)水泵一調(diào)一定并列運(yùn)行時(shí)，雖然調(diào)度靈活，但由于無(wú)法兼顧調(diào)速泵與定速泵的高效工作段，因此，此種情況下調(diào)速運(yùn)行的范圍是很小的。

5.2.2不同型號(hào)水泵一調(diào)一定并列運(yùn)行時(shí)，若能達(dá)到調(diào)速泵在額定轉(zhuǎn)速時(shí)高效段右端點(diǎn)揚(yáng)程與定速泵高效段左端點(diǎn)揚(yáng)程相等。則可實(shí)現(xiàn)最大范圍的調(diào)速運(yùn)行。但此時(shí)調(diào)速泵與定速泵絕對(duì)不允許互換后并列運(yùn)行。

6.結(jié)語(yǔ)

優(yōu)化水泵的運(yùn)行效果、提高效率、降低電耗，方法是多樣的，不同的水廠可根據(jù)自身的特點(diǎn)選擇合理的方法，或者創(chuàng)造有利的條件來(lái)達(dá)到優(yōu)化目的。但節(jié)能工作的道路也是漫長(zhǎng)的，需要我們不斷地去摸索和總結(jié)。只要我們能夠持之以恒，一定能把節(jié)能工作做好。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉殿魁.供水泵站節(jié)能改造的新途徑，給水排水，2011年第3期.

[2]姚福來(lái).泵站節(jié)能改造的回收期計(jì)算，節(jié)能，2013年，第2期.