泵類設備備品配件的選擇策略與經驗

張 威

（海南核電有限公司 海南昌江）

一、前言

泵在核電站生產過程中，占有相當重要的位置，也是應用較多的設備之一。海南昌江核電的兩個主要回路以及核輔助系統和非核輔助系統中，只要有液體輸送的地方，就離不開泵類設備。如反應堆冷卻劑回路的主泵，二回路的主給水泵、凝結水泵，循環冷卻水系統的海水循環泵，以及核與非核輔助系統的低壓安注泵、上充泵、安全殼噴淋泵、輔助給水汽動泵、輔助給水電動泵、設備冷卻水泵、廢液輸送泵、消防泵、地坑泵等。核電泵類設備與其他設備相比有其特殊性，如結構復雜、零部件較多，長期連續高速運轉易磨損，水泵內腔較多部件直接與高溫高壓、強腐蝕性、放射性介質接觸，材料受流體沖刷，所受應力載荷大且交變。因工作特點特殊，如易磨損、部分部件可能發生損壞等，所以需配備一定數量的備品配件，從而保證核電站的穩定運行與經濟性。在工程總承包模式下，業主方在設備供貨合同的技術澄清階段會確定一定數量的隨機備件及消耗品。根據海南昌江核電廠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空腔中去，而葉輪前側液體吸入口處為低壓，故液體作用于葉輪前、后兩側的壓力不等，便產生了指向葉輪吸入口方向的軸向推力，使葉輪向吸入口側竄動，引起葉輪與泵殼接觸處磨損，嚴重時造成泵的振動。在腐蝕介質、含泥沙介質中，或長時間高速轉動、產生汽蝕的情況下，葉輪極易磨損。

2.泵軸

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

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沿軸的四周漏出，或從外界空氣以相反方向漏入泵殼內。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，主要用于設備運動部分的密封，如離心泵、真空泵、攪拌機的轉軸，以及往復泵、往復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，軟填料密封構造簡單并容易更換，應用十分普遍，也可作為預密封與硬填料密封聯合使用。后者主要用于高壓、高溫和高速下工作的設備。填料密封是常見的備品配件。

（2）機械密封，是對旋轉機械，如離心泵、離心機或壓縮機等的軸封裝置，又稱為端面密封。按國家有關標準定義為：由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流體壓力和補償機構彈力 (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成的防止流體泄漏的裝置。有些水泵的工作介質帶有強放射性，要求無泄漏，機械密封的完好是確保無泄漏的關鍵，所以機械密封是必備的備品配件，數量需要充足。

4.其他常見的備品配件

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

三、備品配件的選擇策略

1.將相同設備的供貨商作為參考

有些定標的供貨商（或相同設備的供貨商），例如，冷卻水泵、消防水泵等，對于這類設備可根據對應情況來確定備件的采購范圍和數量。對于同樣的制造廠、生產工藝與材料、設備型號與結構及運行工況要求等，備件的消耗必定有相似性，選擇策略是參考電站對應的備件情況為最低限，并征詢制造廠技術人員的意見，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，可由項目負責人酌情把握。

2.非原供但結構參數相似

有些定標的供貨商已不是參考電站相同設備的供貨商，但設備的結構參數相似，對于這類設備也可根據參考電站對應的設備情況來確定備件范圍和數量，但要及時了解它們在其他核電站的運行業績及備件更換等情況。

不同的制造廠，可能生產工藝與材料有所不同，但在類似的結構參數、同樣的運行工況下，備件的消耗也具有一定的相似性。為此，可根據廠家建議或結合其他核電站的運行情況來進行綜合考慮。例如，安全殼噴淋泵和低壓安注泵設備，參考電站為進口設備，而在海南昌江核電項目上實現了國產化。設備的結構參數相似，經與制造廠技術人員了解并在其建議下，確定了合理的采購范圍和數量。

3.與參考電站相比，結構發生變化的設備

對于這類設備的備件選擇要格外注意，因為其結構發生變化，不管制造商是否為原供，所用備品配件都已發生變化，此時就不能完全按參考電站對應設備的備品配件來確定采購范圍和數量了。

制造廠對其產品最為了解，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量，根據其建議與技術人員共同將每個備件進行澄清。例如，水壓試驗泵，國內某廠家設計的水壓試驗泵的結構是往復柱塞式的，與參考電站的進口水壓試驗泵的液壓式結構大相徑庭，因此未按照參考電站水壓試驗泵的備件清單來確定，而是與廠家技術人員澄清后，確定了備件的范圍和數量。

4.國產化或首次生產的設備

這種情況比較特殊，某個設備以前全部依賴進口，國內某廠家通過技術攻關，在海南項目上實現了國產化，或者某制造廠剛踏進核電領域，是首次生產核電用泵，其生產的設備只是經過了樣機鑒定，還沒有長期運行的業績供參考，無法確切掌握兩個換料周期內備件的消耗情況。

有些水泵之前依賴進口，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，在海南項目上實現了國產化，由國內廠家生產。此時，在參考電站的對應備件情況，就有可能不準。因此，可適當加大配備裕量。

5.備件的互換性問題

各泵類設備雖然都配備了一定數量的備件，但根據不同的運行情況，兩個換料周期內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，但結構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。通過廣泛搜集統計各種備件的詳盡參數，再結合其他電站及制造廠家的運行經驗及試驗數據等，以便為互換性實施提供查詢參考。

五、結束語

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