一、汽水分离再热器疏水泵的作用

压水堆核电站蒸汽发生器产生的新蒸汽为饱和蒸汽。随着蒸汽在高压缸内的膨胀，其湿度不断增加，高压缸的排气湿度高达10％～15％。如果高压缸排气直接进入低压缸，会对低压缸叶片造成严重的冲刷和腐蚀，增加湿气损失，因此在高压缸和低压缸之间设置汽水分离再热器[1]（简称MSR）。汽水分离再热器系统的具体功能如下：

1.去除高压缸排气中几乎98%的水分；

2.提高进入低压缸的蒸汽温度，使其变成过热蒸汽。

为了排出高压缸排气中的水，每个MSR设置了三个独立的疏水系统，即蒸汽分离器、蒸汽再热器和新的蒸汽再热器疏水系统。三个疏水接收箱分别接收三个疏水器。其中，分离器分离的水收集在MSR壳体底部，利用重力自流到分离器疏水箱，通过疏水泵将疏水排入除氧器。二、核电机组通常采用MSR疏水泵类型

MSR疏水泵可分为水平疏水泵和垂直疏水泵两种基本类型[2]。对于核电机组，汽水分离再热器系统运行条件复杂，短时间内可能发生各种变化，对MSR疏水泵的安全稳定运行要求较高[3]。目前，国内岭澳二期、红河、宁德、阳江、防城港、台山、方家山、福清1-4机组泵等核电项目MSR疏水泵均采用水平形式，现场运行安全稳定。水平疏水泵具有更显著的特点：

1.技术稳定，已通过核电站长周期检查，安全运行良好；

2.泵轴相对较短，结构简单紧凑，重心低，泵体振动小；

3.轴承均为滚子轴承，轴承使用寿命长，维护方便，操作方便。

三、立式疏水泵选型中面临的关键问题分析

由于外部条件、常规岛系统设计、厂房设计等因素，综合考虑选择立式疏水泵作为MSR疏水泵类型。

此前，只有大亚湾核电站采用立式疏水泵作为整体进口设备，在实际运行中暴露出高振动问题，尚未完全解决。国内核电项目中没有国内厂家供应的立式疏水泵供应案例，对立式疏水泵的设计和选择提出了更高的要求。

根据对核电工程设计条件和立式疏水泵结构特点的分析，分析判断高温蒸汽腐蚀余量、泵体振动、泵体材料、运行维护等关键问题。

(一)汽蚀余量偏低

MSR疏水主要来自高压缸排气，疏水温度高（根据初步设计，温度可高达183℃），导致疏水泵容易出现蒸汽腐蚀问题，应重点考虑泵体的设计和选择。根据立式疏水泵的结构特点和使用场景，优化泵的防蒸汽腐蚀设计：

1)增加叶轮进口直径，减少介质在进口处的扩散程度；

2)增加叶片进口宽度，增加进口过流面积；

3)适当增加前盖板的曲率半径，降低前盖板的圆周速度，提高速度分布的均匀性；采用后掠叶片进口边缘，设计成空间扭曲形状，减少冲击；

4)叶片进口采用正冲角；

5)在保证满足强度的情况下，减薄叶片厚度，并做成流线型；

6)取消传统平衡孔设计，避免泄漏对主流的影响；

7)流道采用金属和塑料模具，配有塑料盖板，经过精密加工，保证铸件精度和流道光滑；

8)吸入口增加诱导叶片，减少漩涡的产生，减少汽蚀的形成；

9)选用耐汽蚀材料。

除了注意正常运行期间疏水泵的蒸汽腐蚀外，还应注意极端和紧急情况下的蒸汽腐蚀。例如，在汽轮机快速倾倒负荷的情况下，壳体疏水箱的压力立即降低，疏水泵入口的水温不能及时降低，疏水泵的有效蒸汽腐蚀余量降低。根据对壳体疏水箱进出水系统的分析，得出壳体疏水箱的焓值和疏水泵入口的焓值，进一步得出临时过程中疏水泵有效蒸汽腐蚀余量的最大值，确保极端工况下疏水泵的安全稳定运行。

(2)泵体振动问题

由于重心高、泵轴长等原因，立式疏水泵的振动问题在运行过程中更加突出，成为制约立式疏水泵在核电领域广泛应用的重要原因。在泵体振动优化方面，应重点关注：

1)增加轴径，增加轴刚度，对转子部件进行动平衡试验，保证轴的动平衡性能，降低轴本身在运行中的挠度；

2）上轴承采用组合结构，能承受轴向力和径向力。下轴承为滑动轴承；通过轴承的共同作用，控制轴在运行中的干扰；

3)在叶轮流道的设计中，增加轴面流线的分点数量，降低流速(一级叶轮入口流速为1m/s），保证过流面积的均匀变化，保证流动稳定性，减少振动和噪声的产生；

4)铸件采用精密铸造，遵循GB/T3215-2007检验标准，转子进行静动平衡试验，达到GB/T9239.1G2.5级要求。

(3)泵零件材料问题

立式疏水泵工作环境恶劣，介质温度高（183℃）。泵部件的材料选择非常关键，材料应具有耐高温、耐腐蚀、强度高的特点。材料选择应注意以下几点：

1)叶轮、进出水弯管、机封函体采用ZG06Cr13Ni4Mo。ZG06Cr13Ni4Mo属于马氏体不锈钢，具有高强度、耐腐蚀、冲击韧性值αkv(J/cm2)：≥58.8

2)中段、导叶、吸入口、出口段：0Cr13。0Cr13：铁素体不锈钢具有优异的耐腐蚀性、良好的塑性、韧性和冷成型性。

3)筒体：1Cr18Ni9Ti。1Cr18Ni9Ti：奥氏体不锈钢具有良好的耐晶间腐蚀性。

4)泵轴：35crmo。35crmoo：合金结构钢（合金调质钢）主要用于制造各种机器的重要部件，以承受冲击、弯曲和扭曲，长期工作温度可达500℃。

5)滑动轴承:无压烧结碳化硅陶瓷耐磨，最高工作温度1900℃、强度高、导热性好、抗冲击等特点。

(4)运行维护问题

轴承箱的换油维护周期应与核电18个月的检修周期相匹配。由于轴承组合润滑油的换油周期主要根据润滑油的使用寿命确定，轴承制造商建议使用32号汽轮机油，润滑效果最好，换油周期8000小时，轴承寿命相对较长。鉴于现场维护周期为18个月，可通过选择润滑油品牌号来满足维护周期，选择美孚46号汽轮机油。润滑油的换油周期推荐为13500小时，轴承寿命稍短，可满足18个月的大修周期。

四、结论

由于立式疏水泵存在高温蒸汽腐蚀余量、泵体振动、泵体材料等问题，国内核电站MSR疏水泵通常采用卧式方案。由于外部条件、常规岛系统设计、厂房设计等因素，核电项目综合考虑选择立式疏水泵作为MSR疏水泵类型。在选型设计方面，通过对立式疏水泵的潜在弊端进行了有针对性的设计优化，从汽蚀优化、结构优化、材料选择、运行维护等方面提出了有针对性的解决方案，为立式疏水泵在核电站的广泛应用提供了参考。