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高温气冷堆主氦风机运行技术研究与工程应用

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成果主要完成人

刘俊峰,马晓珑,常重喜,张勇,叶林,陈光建,于德,严义杰,郑金,王磊,李超

项目概况

高温气冷堆反应堆启动、正常功率运行和停堆各种工况下,通过主氦风机驱动足够流量的冷却剂在高温气冷堆一回路中循环,冷却剂流过反应堆堆芯,带走堆芯裂变热,是高温气冷堆一回路最主要的转动设备。 高温气冷堆的主氦风机是立式单级离心风机,整体安装在7MPa的一回路冷却剂压力腔内,工作腔与驱动电机所在腔之间的中间隔板穿轴处采用迷宫密封,两腔工作温差大,同时结构上要求电气元件和机械部件贯穿压力边界,电机转子采用电磁轴承支撑。为能够提供足够的流量与压力升以满足一回路冷却剂流动及载热需求,同时要求其结构具有防止冷却剂泄露的功能,高温气冷堆主氦风机设计为大型、立式高速变频机组,单机功率为4500kW,转速范围为400-4000rpm,并世界首创采用电磁悬浮轴承,突破了大型立式机组的转速范围和结构型式,此功率规模及转速的风机在国内外属于首次应用,主氦风机的调试运行存在大流量气体准确测量困难、大载荷立式电磁轴承技术不成熟、电机腔湿度控制难度大等困难。为全面充分地验证高温气冷堆主氦风机的成熟度和可靠性,同时确保调试运行期间设备的运行安全,本技术开发了一套切实可行的高温气冷堆主氦风机调试与运行技术,实现了主氦风机功能全面验证。获得的主要技术包括: 1) 自主开发了一回路流量计标定的方法,4 台弯管流量计标定误差达到±2.5%范围内,确保反应堆功率运行阶段一回路流量计测量精度满足设计要求; 2)自主研发用于风机挡板单体测试的临时试验装置,确保风机挡板功能测试 的顺利完成; 3)研发了一种主氦风机电机腔除湿的方法,控制主氦风机电机腔内的气氛露点温度低于 35 摄氏度。 该技术成果成功解决了主氦风机一回路流量计现场标定、不超流条件下开展主氦风机性能验证、主氦风机电机腔湿度控制、电磁轴承调试等技术难题。相应成果已成功应用于高温气冷堆示范工程,解决了顺利完成了高温气冷堆示范工程主氢风机冷、热态性能试验及电磁轴承调试,试验结果满足验收标准,在保障HTR-PM安全稳定运行、提高机组设备可靠性和运行经济性等方面发挥了重要作用,并在节约机组工期和减少非停安全事件等方面创收上百万元的经济效益。后续将进一步推广应用于正在建设的600MW高温气冷堆及同类型大型风机的运行试验过程中,应用前景广阔。