AP1000常规岛发电机辅机密封油控制系统

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摘要：世界需要建设新的核电，以满足电力需求增长，取代将退役的机组，同时继续推进核电对环境的重要贡献。由美国西屋公司研发的ap1000是一个二回路百万千瓦级的压水堆核电，具有非能动安全特性，大大简化了电厂设计，使电厂造价和电价更具竞争性。本文对AP1000常规岛发电机辅机密封油系统装置特点及系统配置进行了阐述。

关键词：AP1000密封油系统真空处理装置

1、系统功能

(1)密封发电机两端氢气:为发电机轴两端的密封瓦提供压力油，防止氢气泄漏。

(2)维持发电机壳体内氢气高纯度:能防止空气和湿气通过密封油进入发电机内部，保持发电机绕组干燥，并维持氢气的高纯度。

2、设计要求

2.1密封油系统的类型

采用双流环式密封油系统来密封发电机中的H2，同时可以减少空气和湿气进入发电机。这样就能保持发电机绕组干燥，并维持氢气的高纯度。

2.2密封油供油压力

密封油用来密封发电机中的氢气，防止H2从轴穿过发电机的气密附件中泄漏。在正常运行中，供油压力通过压力调节阀调节，应超过发电机氢压0.85kPa。

2.3密封油供油温度

发电机正常运行过程中，供油温度应维持在43℃。只有发电机启机和停机时允许出现低温。

3、系统设计概述、参数及设备

3.1系统概述

系统安装布置在汽轮机厂房内部。密封油系统的功能是密封瓦，防止氢气从发电机内部溢出，防止进入过量的空气和湿气进入发电机。

双环密封油系统；密封油循环分为两个系统，空侧密封油系统、氢侧密封油系统。密封瓦配备在发电机壳体的两个端部，此处是轴穿出气密罩处，防止H2溢出。有两个环型槽，允许两个单独的循环。空侧密封油进入密封瓦的外部槽，流向发电机壳体的外部；氢侧密封油进入密封瓦的内部槽，流向发电机壳体的内部。因为两侧密封油压力精确的保持同样值，在两个循环之间交换的油量最小，这样，发电机内部H2的污染也最小。

密封油交换导致氢侧密封油循环的油量的增加或减少。当空侧密封油压力高于氢侧，在密封瓦处，这样空侧密封油进入氢侧密封油系统，过量的油通过氢侧排油调节器，排到空侧密封油系统。在密封瓦处，当氢侧密封油压力高于空侧密封油压力时，氢侧密封油溢出到空侧密封油系统。通过氢侧回油调节器，补充空侧密封油减少的油量。由于空侧密封油含有部分空气，发电机内部氢气纯度将会降低。

经过真空处理的密封油，不包含任何气体，如空气、湿气。处理后的密封油供给到回油调节器中，替代纯净的空侧密封油。这样发电机内部的H2纯度可以保持较高值，大于98%。(如图1)

循环油箱回油包括发电机轴承回油和在密封瓦处的空侧密封油回油。循环油箱配备两个排油管。一个排油管为空侧密封油泵供油。第二个排油管将部分密封油和轴承油回到汽轮机主油箱。

空侧密封油系统配备AC电机驱动泵和事故DC电机驱动泵。泵是并联布置，有共同的吸油端和共同的出油端。DC泵用于备用，防止AC泵故障。空侧密封油泵从循环油箱吸油，排油到空侧密封油冷却器。空侧密封油通过空侧密封油泵出油端的压差阀调节，可以保持油压高于H2压力0.085MPa。

空侧密封油系统配备冷却器等部件，密封油通过冷却器，流过过滤器，到密封瓦处。在密封瓦内部，空侧密封油从外部槽沿轴向流到空气侧。并且，空侧密封油回油与发电机轴承回油汇合，流到循环油箱。另外，空侧密封油泵也为氢侧密封油回油调节油箱提供补油。

3.1.1氢侧密封油系统

通过氢侧密封油泵，密封油供给到密封瓦内部槽。泵从氢侧回油调节器吸油，排油到氢侧密封油冷却器。通过冷却器，密封油流过过滤器到平衡阀。

平衡阀调节氢侧密封油到密封瓦的流量。平衡阀保证氢侧密封油压力等于空侧密封油压力。通过平衡阀氢侧密封油流到发电机每端的氢侧密封。在密封瓦处，氢侧密封油流向内部（向发电机内部）。

氢侧密封油回油到密封瓦下部的消泡沫箱。随着密封油流过密封瓦，会吸收氢气。在消泡沫箱，部分氢气从密封油中释放出来，返回到发电机内部。流过消泡沫箱，密封油回到氢侧回油调节器。

3.1.2轴密封浮动油系统

发电机运行时，密封环和密封瓦之间的摩擦应最小，这样才能使密封环和发电机轴保持同心。通过轴封浮动泵，浮动油提供到密封瓦处。浮动油泵取压来自于空侧密封油源，即密封油过滤器出口，将高压油提供到密封环和密封瓦之间的外部间隙中，形成一个膜将密封环浮起。

3.1.3密封油真空处理系统

该装置处理来自空侧密封油系统的油，来真空处理，将压力油提供到H2侧回油调节器。即使密封油真空处理系统故障，发电机仍然可以如正常双流环密封油系统一样连续工作。

3.2系统设计参数

(1)密封由压力：密封环处最高0.7Mpag

(2)密封油温度：最高48℃

(3)密封油流量：空侧 650(L/min)以上；氢侧 220(L/min)以上；空侧密封油系统正常供油压力应高于发电机氢压85kPa。发电机运行时，无论空侧或氢侧密封油系统，密封油供油温度均控制在43℃。

4、仪表

压力变送器，压力指表，压力开关，差压变送器，压差表，压差开关，液位计，液位开关，温度表，流量计。

5、结语

AP1000作为第三代非能动先进压水堆，代表了已验证的成熟技术与先进特性的完美结合，通过自然力和简化设计加强了电厂的安全性和可操作性，改善了经济性，并以其运行简单，采用经验证的部件和非能动安全系统，经受了全面的建造前许可证审查，获得美国核管会（NRC）的最终设计批准（FDA）。作为AP1000常规岛发电机的重要组成部分，密封油控制系统已经具备运行的安全性，可靠性要求。