泵类设备备品配件的选择策略与经验

张 威

（海南核电有限公司 海南昌江）

一、前言

泵在核电站生产过程中，占有相当重要的位置，也是应用较多的设备之一。海南昌江核电的两个主要回路以及核辅助系统和非核辅助系统中，只要有液体输送的地方，就离不开泵类设备。如反应堆冷却剂回路的主泵，二回路的主给水泵、凝结水泵，循环冷却水系统的海水循环泵，以及核与非核辅助系统的低压安注泵、上充泵、安全壳喷淋泵、辅助给水汽动泵、辅助给水电动泵、设备冷却水泵、废液输送泵、消防泵、地坑泵等。核电泵类设备与其他设备相比有其特殊性，如结构复杂、零部件较多，长期连续高速运转易磨损，水泵内腔较多部件直接与高温高压、强腐蚀性、放射性介质接触，材料受流体冲刷，所受应力载荷大且交变。因工作特点特殊，如易磨损、部分部件可能发生损坏等，所以需配备一定数量的备品配件，从而保证核电站的稳定运行与经济性。在工程总承包模式下，业主方在设备供货合同的技术澄清阶段会确定一定数量的随机备件及消耗品。根据海南昌江核电厂1、2号机组工程总承包合同要求，按照满足2个机组两个换料周期内的安装和维修的原则，实施了不同的工作策略，保证了机组运行。

二、泵类设备主要备品配件简介

1.叶轮

叶轮的作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能均有所提高。有前后盖板的叶轮叫闭式叶轮，有些吸入口侧无前盖板的叶轮，称为半闭式叶轮。还有一些没有前后盖板的叶轮，称为开式叶轮。半闭式与开式叶轮可用于输送浆料或含有固体悬浮物的液体，因取消盖板后叶轮流道不容易堵塞，但因没有盖板，液体在叶片间运动时容易产生倒流，故效率也较低。

闭式或半闭式叶轮在工作时，有一部分离开叶轮的高压液体漏入叶轮与泵壳之间的两侧空腔中去，而叶轮前侧液体吸入口处为低压，故液体作用于叶轮前、后两侧的压力不等，便产生了指向叶轮吸入口方向的轴向推力，使叶轮向吸入口侧窜动，引起叶轮与泵壳接触处磨损，严重时造成泵的振动。在腐蚀介质、含泥沙介质中，或长时间高速转动、产生汽蚀的情况下，叶轮极易磨损。

2.泵轴

离心泵的泵轴一端与电机或其他驱动机械输出端连接一同旋转，传递扭矩，带动叶轮旋转。泵轴长期承受交变载荷，驱动端与输出端扭矩大，可能发生疲劳断裂；有些工作介质为腐蚀性液体的泵，泵轴在一定的腐蚀环境与应力条件下会发生应力腐蚀。

3.轴封装置

泵轴与泵壳之间的密封称为轴封。轴封的作用是防止高压液体从泵壳内沿轴的四周漏出，或从外界空气以相反方向漏入泵壳内。常用的轴封有以下两种。

（1）填料密封，又称压盖填料密封或盘根，主要用于设备运动部分的密封，如离心泵、真空泵、搅拌机的转轴，以及往复泵、往复压缩机的柱塞或活塞杆，或螺旋运动阀门的阀杆与固定机体间的密封等。

依据采用的密封填料形式又分成软填料密封和硬填料密封，软填料密封构造简单并容易更换，应用十分普遍，也可作为预密封与硬填料密封联合使用。后者主要用于高压、高温和高速下工作的设备。填料密封是常见的备品配件。

（2）机械密封，是对旋转机械，如离心泵、离心机或压缩机等的轴封装置，又称为端面密封。按国家有关标准定义为：由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力 (或磁力)的作用以及辅助密封的配合下，保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。有些水泵的工作介质带有强放射性，要求无泄漏，机械密封的完好是确保无泄漏的关键，所以机械密封是必备的备品配件，数量需要充足。

4.其他常见的备品配件

主要包括轴承、密封环、O形圈、垫片、紧固件等。泵的组成零件较多且不规则，每种泵都有其各自的结构与组成特点，不同的泵配备的备品配件也不相同，但其中必有一定规律可循。

三、备品配件的选择策略

1.将相同设备的供货商作为参考

有些定标的供货商（或相同设备的供货商），例如，冷却水泵、消防水泵等，对于这类设备可根据对应情况来确定备件的采购范围和数量。对于同样的制造厂、生产工艺与材料、设备型号与结构及运行工况要求等，备件的消耗必定有相似性，选择策略是参考电站对应的备件情况为最低限，并征询制造厂技术人员的意见，既为确保满足两个换料周期的要求，又要酌情增加其他必要的备件，可由项目负责人酌情把握。

2.非原供但结构参数相似

有些定标的供货商已不是参考电站相同设备的供货商，但设备的结构参数相似，对于这类设备也可根据参考电站对应的设备情况来确定备件范围和数量，但要及时了解它们在其他核电站的运行业绩及备件更换等情况。

不同的制造厂，可能生产工艺与材料有所不同，但在类似的结构参数、同样的运行工况下，备件的消耗也具有一定的相似性。为此，可根据厂家建议或结合其他核电站的运行情况来进行综合考虑。例如，安全壳喷淋泵和低压安注泵设备，参考电站为进口设备，而在海南昌江核电项目上实现了国产化。设备的结构参数相似，经与制造厂技术人员了解并在其建议下，确定了合理的采购范围和数量。

3.与参考电站相比，结构发生变化的设备

对于这类设备的备件选择要格外注意，因为其结构发生变化，不管制造商是否为原供，所用备品配件都已发生变化，此时就不能完全按参考电站对应设备的备品配件来确定采购范围和数量了。

制造厂对其产品最为了解，因此要让其提出能够满足两个换料周期要求的备品配件范围和数量，根据其建议与技术人员共同将每个备件进行澄清。例如，水压试验泵，国内某厂家设计的水压试验泵的结构是往复柱塞式的，与参考电站的进口水压试验泵的液压式结构大相径庭，因此未按照参考电站水压试验泵的备件清单来确定，而是与厂家技术人员澄清后，确定了备件的范围和数量。

4.国产化或首次生产的设备

这种情况比较特殊，某个设备以前全部依赖进口，国内某厂家通过技术攻关，在海南项目上实现了国产化，或者某制造厂刚踏进核电领域，是首次生产核电用泵，其生产的设备只是经过了样机鉴定，还没有长期运行的业绩供参考，无法确切掌握两个换料周期内备件的消耗情况。

有些水泵之前依赖进口，比如部分核级泵（安全壳喷淋泵、低压安注泵、电动辅助给水泵）参考电站的供货商为国外厂家，在海南项目上实现了国产化，由国内厂家生产。此时，在参考电站的对应备件情况，就有可能不准。因此，可适当加大配备裕量。

5.备件的互换性问题

各泵类设备虽然都配备了一定数量的备件，但根据不同的运行情况，两个换料周期内消耗的备件也不尽相同。如果备件具有互换性，既能提高备件的利用率，还可避免浪费。例如，不同厂家生产，但结构与尺寸相同或类似的叶轮、泵轴等，其互换性将成为下一步的研究方向。通过广泛搜集统计各种备件的详尽参数，再结合其他电站及制造厂家的运行经验及试验数据等，以便为互换性实施提供查询参考。

五、结束语

选择好的设备生产厂家，对核电站的安全与稳定运行固然重要。但再好的厂家、再好的设备也会发生零部件老化与损坏问题，因此选择好合适的备件，不但可保证设备出现故障后能够迅速完成维修，还能保证核电站的高效性与经济性。否则，会造成投资增大和无畏浪费。