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核工业专用工具


本公司研发的核工业专用工具主要针对核电站内部一二回路相关装置的维护。

反应堆工作时放出的热能,由一回路系统的冷却剂带出,用以产生蒸汽。因此,整个一回路系统被称为“核供汽系统”。为了确保安全,整个一回路系统装在一个被称为安全壳的密闭厂房内,这样,无论在正常运行或发生事故时都不会影响安全。由蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的二回路系统,与火电厂的汽轮发电机系统基本相同。

主要维护对象为:

一回路:反应堆堆芯(裂变提供热量),压力容器、主泵、蒸汽发生器等;

二回路:蒸汽发生器、汽轮机、冷凝器、主给水泵;

压水堆的一回路水闭式工作,冷却剂被封闭在一回路内往复循环,因此一回路通常不需要额外补水,但为避免一回路水质恶化也需要持续对其进行必要的处理。处理措施是在一回路循环过程中不断抽出一部分冷却剂,抽出的冷却剂经再生和下泄热交换器冷却及降压后,依次通过前置过滤器、混合床离子交换器、阳床离子交换器,经喷咀雾化后喷入容积控制箱,而后再经泵加压通过再生热交换器的被加热侧升温补入一回路。

蒸汽发生器的本质就是一个一回路和二回路之间的换热器,也是分隔压水堆一回路和二回路的关键设备。蒸汽发生器内有很多传热管,传热管内侧流动的是一回路的高温冷却剂,外侧流动的是二回路的水。一回路的高温冷却剂流过蒸汽发生器传热管时,将携带的热量传输给二回路的水,从而使二回路的水变成280℃左右的、6~7MPa的高温蒸汽。所以在蒸汽发生器里,一回路和二回路的水在互不交混的情况下,通过蒸汽发生器传热管的管壁发生了热交换。由于压水堆核电站一回路和二回路的水互不接触,因此正常运行情况下压水堆核电站的二回路没有放射性。

压水堆二回路中水跟火电厂一样使用除盐水,但是要求指标比火电厂更为严格。其来源首先都是使用核电厂内部的除盐水厂房制水系统生产的除盐水,会适当加入联氨,偏弱碱性,主要是为了减少对蒸汽发生器等设备及管道的腐蚀。二回路水质的处理一般是在凝结水系统循环过程中通过除盐、除铁及离子交换树脂等装置进行在线处理。

二回路的水在蒸汽发生器中变成的高温蒸汽,就可以去汽轮机做功带动发电机发电了。从汽轮机流出的压力已很低的乏汽,在冷凝器里再凝结成水,然后通过二回路主给水泵的作用再回到蒸汽发生器中吸收一回路冷却剂的热量,然后再变成高温蒸汽。因此二回路的水是在蒸汽发生器、汽轮机、冷凝器和主给水泵组成的密封系统内来回往复流动,不断重复由水变成高温蒸汽、蒸汽做功、乏汽冷凝成水,水再变成高温蒸汽的过程。在这个过程中,二回路的水从蒸汽发生器获得能量,将大约三分之一的能量交给汽轮机做功,带动发电机发电,余下的大约三分之二的能量由于温度参数太低而无法利用,通过冷凝器再凝结成水。

主要设备有:

·    主泵轴封系统自动化拆卸工具

机械密封组件是核主泵上最容易损坏的部件。根据对主泵工作情况调查,70%以上的故障来自机械密封,运行期间如果机械密封出现降级或失效,或者机械密封注入水系统压力出现波动都会导致一号机械密封泄漏量持续增大,泄漏情况严重时会导致机组的核安全及运行安全事故。为保证机组运行安全,运行程序中对一号机械密封泄漏量进行了明确规定:一号机械密封泄漏量低报警值为200L/h,高报警值为1100L/h,泄漏量高停机值为1200 L/h。当出现泄漏量高报警时,主泵将自动停运。如果出现泄漏量低报警,按照报警卡要求可能需要手动停运主泵。

作为核反应堆冷却剂系统核岛主设备压力边界,主泵是唯一转动设备,主泵轴封系统自动化拆卸工具主要用于改进原轴封系统拆卸的相关过程与工具,轴封系统各部件重量较重,并且与泵轴间隙较小,拆卸回装时需要先安装一套轨道小车,然后依靠人力摇动小车,慢慢将各部件吊起,最后通过轨道运到泵腔外。由于该方法完全依靠人力摇动小车吊起各部件,人员易疲劳,费时费力,效率低下,而且极易导致人身伤害风险和设备损坏风险。原工艺基本全部依赖手工操作,人员易疲劳,效率低下且更有可能产生安全风险。

本设备是根据目前现有的主泵轴封拆装工艺,开发的一套全新的主泵轴封系统自动化拆卸工艺及工具,以代替传统的人力操作小车,从而节省人力及工时,降低人为失效和人身伤害风险,提高安装拆卸质量,提升拆装工艺的自动化、智能化水平。

本设备主要构件使用钛合金,并针对原标准作业流程进行了深入剖析,结合作业人员的需求,整体设备轻量化、自动化程度高,可以自动测定安装质量、安装组件双轴安装精度、安装组件间隙,精度不小于0.1°,同时稳定可靠。

·    构件贮存池维护维保设备

水下净化系统用于核电厂反应堆水池(包括反应堆堆腔及其上部水域)、换料水池及乏池内水体的净化及异物去除,以期在较短的时间内有效降低水体的浑浊程度、清除杂物、净化水质,提高水回路水体的能见度,为装卸料等水下工作创造有利条件。

设备使用地点:核电厂反应堆水池(包括反应堆堆腔及其上部水域)、换料水池及乏池内。

设备使用环境条件:温度:0-60℃;最深处为水下20m;2400ppm 硼酸水环境;电源:380V(3P+PE),50Hz。

·    压力容器密封面清洗打磨检测设备

反应堆压力容器(RPV)是核电站核岛中的心脏设备,它主要用来盛装反应堆堆芯,使高温高压的冷却剂保持在一个密封的壳体内,同时起辐射屏蔽作用。

密封面清洗打磨检测设备可以针对压力容器密封面进行手动或者全流程自动的打磨、收集逸散灰尘,以及对清洁后的表面进行检定,在减少人工作业强度的条件下,保障极端热循环和压力循环工况下RPV设备更安全运行。其远程操作功能降低现场施工人员和操作人员在清洗密封面时受到较大辐射剂量的侵害,实现反应堆维修人员辐射防护的目标。

利用自动视觉识别的密封面扫描功能,能自主识别划痕深度与长度,缺陷长度检测重复精度优于0.05mm,宽度检测重复精度优于0.02mm,深度检测重复精度优于0.01mm。