水压试验泵的启动及流量控制元件的工作方式

于鹏

【摘要】小汽轮机组是核电厂的重要应急设备，动力来源于主蒸汽管道的高压蒸汽，在电厂发生失电事故时，为水压试验泵等其他重要设备提供应急电源。以保证电厂可以在事故工况，机组处于安全状态。

【关键词】核电厂；小汽轮机；水压试验泵；安全

引言

小汽轮发电机组和水压试验泵就是众多核电厂安全保护措施中的一项。在全厂失电等应急情况下，小汽轮发电机组应急启动，对全厂的部分重要常用负荷供电实现安全停堆。在本文中，着重讲述水压试验泵运行方式以及流量元件的工作原理。

一、水压试验泵的驱动机构--主油泵

水压试验泵接受主油泵输出的工作油，而水压试验泵的驱动力为主油泵输出的油压。主油泵是一种将机械能转换为液压能的设备，提供的动力驱使系统工作。作为工作介质的液压油是闭式循环的。主油泵输出的液体分为两部分，一部分回到油箱，这部分的油是经过冷却和过滤过的，而另一部分的液体油是进入011PO的。在经过011PO之前，要由方向控制原件DR1和DR2来控制的。

闭式循环的优点是可以采用相对较小的油箱，提高液压系统的性能，减少空气和油的混合。除此之外，闭环可以促使平稳性有很大程度的提升，这样的工作方式有益于高压缸的运行，也能降低泵对自吸性的要求。112PO吸入口安装有压力平衡罐11AQ，当驱动千斤顶行程末尾油压力供给方向变化时会发生临时性的压力剧变，此压力波动由11AQ来平衡.

主油泵为轴向柱塞泵，其结构是在一个共同缸体的圆周上有多个柱塞装置，内部的柱塞中心线和缸体中心线平行。轴向柱塞泵有两种形式，直轴式（斜盘式）和斜轴式（摆缸式）。主油泵为直轴式（斜盘式）柱塞泵，泵主体共由四部分组成缸体，配油盘，柱塞，和斜盘。缸体内有均匀分布的柱塞，而柱塞在内部均匀分布于内部的四周。斜盘轴线与缸体轴线倾斜角度相同，柱塞靠机械装置或在低压油作用下压紧在斜盘上。配油盘2和斜盘4固定不转，当原动机通过传动轴使缸体转动时，由于斜盘的作用，迫使柱塞在缸体内作往复运动，并通过配油盘的配油窗口进行吸油和压油。缸体在180度-360度之间运动时，这是一个缸孔人工作容积增大的过程，而缸孔处于柱塞底部，吸油窗口为配油盘的洗油部件。在0-180度运转时，工作原理基本相似，只是过程相反。改变液压泵的排量是通过噶边柱塞的行程长度来完成的，而修改柱塞的行程长度是由斜盘倾角来决定的。斜盘倾角改变了。就会让排量也跟着改变，同时吸、压油的方向也跟着改变，此泵也就成了双向泵。

二、油泵的流量控制元件DR003和压力控制元件DR004的作用

根据系统设计，水压的控制主要是由液压系统根据不同的动力油压来进行的。动力油压的改变是通过液压回路上的两组压力限制阀DR3和DR4来实现的。DR003是主油泵的流量调节元件（实际上是用来控制主油泵出口油压的），DR004是主油泵的压力控制元件（实际上起到安全阀的作用，用来控制压力不会超出限值）。

设备启动时，水压试验泵的启动信号来源和相关系统的阀门状态自动确定了该泵的运行模式，这些信号控制了DR3和DR4電磁阀的通断，从而选定与运行模式相对应的先导阀控制油回路压力。DR3与DR4工作模式类似。

以DR3为例：油压控制阀组DR3由先导阀组355/356/367VH和电磁阀003/004EL组成。虽然355VH，356VH，357VH有着相同的结构，但决定其状态的工作压力不同，因此也就设置了三种不同的工作压力。当液压系统的动力油压超过水压试验或轴封注模式下的压力设定值时，先导阀阀芯开启，液压油将在主油泵的液压控制系统内产生流动，从而改变主油泵的输出流量，达到稳定动力油的油压的目的。三种工作方式下，DR3的工作模式如下：

1）水压试验工况，油压定值为12.2MPa，此时003，004EL断开状态。356VH处于待工作状态，如果油系统超压，356VH开启，112PO出口油流部分卸压返回油泵入口。以控制泵的出口压力和流量的稳定。

2）轴封注入工况，油压定值为9.7MPa，此时003EL断开，004EL接通。355VH处于待工作状态，如果油系统超压，355VH开启，112PO出口油流部分卸压返回油泵入口。以控制泵的出口压力和流量的稳定。

3）安注箱补水工况，此时003EL接通，004EL断开。357VH处于待工作状态，如果油系统超压，357VH开启，112PO出口油流部分卸压返回油泵入口。以控制泵的出口压力和流量的稳定。主油泵可以在0～290L/min之间实现无级调节，油压高于水压时，主油泵出口被堵住，流量为0，而油压低于水压时，主油泵出口流量正常，为全流量。

DR4工作模式定值：补水模式，352VH待工作，压力3.2MPa。水压试验模式，353VH待工作，压力15MPa.轴封注水模式，354VH待工作，压力12.8MPa。

三、水压试验泵及油流方向控制元件的工作过程

液压油方向控制元件DR1和DR2中，DR1的电磁阀001EL和002EL来控制油路的接通方式。001EL和002EL分别由503SM和504SM控制的，503SM控制002EL带电，504SM控制001EL带电。001EL带电时，DR1的a接通，此时DR2的b有油压。当b处有液压油压力时，P-A，T-B通，此时油正向流动.002EL带电时，DR1的b接通，此时DR2的a有油压，当a处有液压油压力时，P-B，T-A接通，此时油反向流动。

整个工作过程为，001EL带电，DR1的a接通，导致DR2的b有油压，此时DR2 P-A，T-B通，工作油由左管进入A腔室，推动活塞向右运动，B腔室内工作油从右管回油。活塞向右移动到最后，触动503SM，导致DR1的002EL带电，DR1的b接通，导致DR2的a有油压，此时DR2 P-B T-A通， 工作油由左管进入B腔室，推动活塞向左运动，A腔室内工作油从左管回油。活塞向左边移动到最后，触动504SM，导致DR1的001EL带电，这样就完成了活塞的一个完整的工作过程.活塞左右移动，导致了水压试验泵的连续工作。

四、结论和建议

电厂的运行是一个长期的过程，一般都会持续几十年。在这个漫长的过程中，设备的机械部件由于人为或者正常的设备老化，都会产生这样或者那样的缺陷。在电厂中，管道和阀门的跑冒滴漏尤其重要。以及阀门和设备部件不能正常动作，这些都时刻影响着设备的可用性。尤其是那些重要的厂用应急设备。当事故发生时，这些厂用应急设备不能正常的启动，会造成比一般常规设备故障产生的更大的影响和隐患。因此，我们在正常的机组运行中，应进一步加强对应急设备的巡检和定期功能性实验，定期检修的关注，只有这样才能在事故应急工况使应急设备能够正常启动，控制核电厂的状态，以达到安全可靠的目的。

参考文献

[1]水压试验泵系统手册.秦山第二核电厂.2005.5.

[2]小汽轮发电机系统手册.秦山第二和电厂.2005.5.

[3]LLS 水压试验泵检修培训报告.

[4]一回路重复性水压试验报告.