一种核电站主泵轴封压力平衡装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核电站主泵轴封压力平衡技术领域，尤其涉及一种核电站主泵轴封压力平衡装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前我国在运或在建的核电站以压水堆为主，机型属于第二代核电技术或者其改进型，机组的规模从30万?100万kW不等。主泵是反应堆冷却剂系统中唯一的回转机械设备。旋转的泵轴与固定的泵壳间的密封装置(即主泵轴封)，用以限制高温高压带放射性的冷却剂向安全壳的泄露。对高压设备而言，密封是一项重要技术。
[0003]根据压水堆核电站调试试验要求，在冷态功能试验和热态功能试验的初始阶段，均需给一回路充满水并进行充分的排气，直至一回路含气量合格，即满足一回路剩余空气体积小于21标准平方米(Nm3)的要求，其中在一回路排气过程中包括抽真空操作。由于反应堆冷却剂系统(RCP，Reactor Coolant System)主泵轴封不能承受反向压差，S卩主泵轴封的下游泄流管道压力不能大于其上流注入管道压力，否则主泵轴封的密封端面有错位风险，而无法确保密封性，所以在此抽真空操作的过程中需要对主泵轴封进行上下游压力平衡保护，平衡主泵轴封的上下游管道压差，以避免出现反向压差。具体的，现有的实现主泵轴封上下游压差平衡的方法如图1所示，以一号主泵为例，即使用高压软管(也称轴封平衡管)2连通主泵一号密封I的压差表的上下游(即主泵一号密封I的上游注入管道和下游泄流管道之间)，使主泵一号轴封I两侧压力平衡，通常轴封平衡管2上还设置有用于平衡管2排水的疏水阀门和排气阀门。
[0004]然而，采用现有的这种主泵轴封压力平衡装置和方法，在现场实际操作的时候会碰到一些问题:在抽真空前期，一回路进水时主泵的一号轴封由核岛除盐水分配系统(SED)进行水供应，在抽真空的期间虽停止向轴封注入除盐水，但由于轴封管道的布置等原因，轴封管道中会残存较多的水；并且在一回路抽真空时，这些残水会进入平衡管2中，使得平衡管2失去了平衡主泵一号密封两侧压力的作用；当遇到这种情况时必须停止抽真空操作，隔离阀门，拆除轴封平衡管2，将平衡管2中的水排除。根据实际操作经验，每次抽真空期间需对平衡管2排水2-3次，导致影响关键路径运行1-3小时的时间。进一步，由于需拆除轴封平衡管2进行排水，并且在多次重复执行这一操作时可能为轴封平衡管2带来漏气等风险，使得一回路抽真空工作需重复保压，而耽误工期。
[0005]可见，现有技术中存在当一回路抽真空时，因轴封平衡管中形成水封，使得主泵一号轴封上下游压力不平衡导致抽真空工作暂停，并需拆除平衡管进行排水，而耽误工期的技术问题；另外，现有技术中还存在由于平衡管反复拆装，其密封性无法得到保障的技术问题。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术中存在的，在一回路抽真空时，因轴封平衡管形成水封，使得主泵轴封压力不平衡导致抽真空工作暂停，且需拆除平衡管进行排水而耽误工期，以及平衡管密封性无法保障的技术问题，提供一种核电站主泵轴封压力平衡装置及方法，实现了在整个抽真空过程中不间断地对平衡管进行排水，以维持主泵轴封上下游压力平衡，无需反复拆装平衡管，减小或避免了平衡管密封性受损的问题，保证了在整个过程中轴封压差平衡的可靠性。
[0007]一方面，本发明实施例提供了一种核电站主泵轴封压力平衡装置，所述压力平衡装置包括:
[0008]用于连通主泵轴封的上游注入管道和下游泄流管道的主泵轴封平衡管；
[0009]设置在所述主泵轴封平衡管下方，与所述主泵轴封平衡管连通，用于对所述主泵轴封平衡管在线排水的集水箱；
[0010]与所述主泵轴封平衡管和所述集水箱连接，用于在所述主泵轴封平衡管排水和对一回路抽真空的过程中，控制所述主泵轴封平衡管和所述集水箱的排水量，以使所述主泵轴封处于压力平衡状态的阀门组件。
[0011]可选的，所述主泵轴封平衡管呈U型布局，所述主泵轴封平衡管包括:
[0012]用于连通主泵轴封上游注入管道的第一平衡管段；
[0013]用于连通主泵轴封下游泄流管道的第二平衡管段；
[0014]设置在所述U型布局的底端，用于连通所述第一平衡管段、所述第二平衡管段和所述集水箱的短管。
[0015]可选的，所述压力平衡装置还包括:
[0016]用于连通所述短管与所述集水箱的第一管道；
[0017]设置在所述短管上方，用于连通所述短管与外部空气环境的第一对空管道；
[0018]设置在所述集水箱上方，用于连通所述集水箱与外部空气环境的第二对空管道；
[0019]设置在所述集水箱下方，用于排出所述集水箱中积水的第二管道。
[0020]可选的，所述阀门组件包括:
[0021]设置在所述第一平衡管段上，用于控制所述上游注入管道与所述第一平衡管段的连通的上游正式阀门；
[0022]设置在所述第二平衡管段上，用于控制所述第二平衡管段与所述下游泄流管道的连通的下游正式阀门；
[0023]设置在所述第一对空管道上，用于控制所述短管与外部空气环境的连通的第一阀门；
[0024]设置在所述第一管道上，用于控制所述主泵轴封平衡管与所述集水箱的连通的第二阀门；
[0025]设置在所述第二对空管道上，用于控制所述集水箱与外部空气环境的连通的第三阀门；
[0026]设置在所述第二管道上，用于控制所述集水箱的排水量的第四阀门。
[0027]可选的，所述压力平衡装置还包括:
[0028]设置在所述集水箱上，用于监测所述集水箱的水位的液位计。
[0029]可选的，所述第一平衡管段和所述第二平衡管段均采用高压钢衬软管，所述高压钢衬管能够承受至少170百帕的绝对真空压力。
[0030]可选的，所述阀门组件中所有阀门均能在最低170百帕的绝对真空压力下正常开启或关闭。
[0031]另一方面，本发明实施例还提供了一种核电站主泵轴封压力平衡控制方法，应用于核电站主泵轴封压力平衡装置中，所述压力平衡控制方法包括步骤:
[0032]S1、当主泵轴封上游注入切断后，通过主泵轴封平衡管和集水箱对主泵轴封进行管线排水；
[0033]S2、当所述上游注入管道排水完成后，且一回路抽真空的过程中，通过阀门组件控制所述主泵轴封平衡管向所述集水箱排水，以防止所述主泵轴封平衡管在一回路抽真空时发生水封现象，进而使所述主泵轴封处于压力平衡状态。
[0034]可选的，所述步骤SI具体为:
[0035]当主泵轴封上游注入切断后，打开上游正式阀门、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门，以通过主泵轴封平衡管和集水箱对主泵轴封进行管线排水。
[0036]可选的，所述步骤S2具体包括:
[0037]S21、当所述上游注入管道排水完成后，关闭所述上游正式阀门、所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门和所述第四阀门；
[0038]S22、当一回路抽真空的过程中，控制所述第二阀门处于开启状态，且所述第一阀门、所述第三阀门和所述第四阀门保持关闭状态，以使所述主泵轴封平衡管向所述集水箱排水，并防止所述主泵轴封平衡管发生水封现象，进而使所述主泵轴封处于压力平衡状态。
[0039]可选的，所述步骤S22具体包括:
[0040]S221、当一回路抽真空的过程中，控制所述第二阀门处于开启状态，且所述第一阀门、所述第三阀门和所述第四阀门保持关闭状态，以使所述主泵轴封平衡管向集水箱排水，并通过液位计监测所述集水箱的水位；
[0041]S222、当所述液位计监测获得所述集水箱的水位达到预设水位时，在一回路抽真空不间断地情况下，关闭所述第二阀门，并控制打开所述第三阀门和所述第四阀门，以对所述集水箱进行排水；
[0042]S223、当所述集水箱排