NB/T 20269-2014.Design and fabrication specification for reactor coolant pump of pressurized water ractor nuclear power plant.
1范围
NB/T 20269规定了压水堆核电厂用反应堆冷却剂泵( 以下简称主泵机组)设计和制造的一般原则。
NB/T 20269适用于压水堆核电厂用轴密封型主泵机组。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注H期的引用文件，仪所注H期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，共最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB755旋转电机 定额和性能
GB/T 1032异步电动机试验方法
GB/T 3216国转动力泵水力性能验收试验 1级 和2级
GB/T 9239刚性转 子平衡品质许用不平衡的确定
GB/T 16702压水堆核电 核岛机械设备设计规范
GB/T 17569压水堆核电 物项分级
GB 50267核电厂抗震设计规范
NB/T 20001压水堆核电厂 核岛机械设备制造规范
NB/T 20002.1压 水堆核电厂核岛机械设备焊接规范第1部分: 通用要求
NB/T 20002.2压水堆核电厂核岛机械设备煤接规范第2部分: 焊接填充材料验收
NB/T 20002.3压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范第3部分: 焊接工艺评定
NB/T 20002.4压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范第4部分: 焊接填允材料评定
NB/T 20002.5压水堆核 电厂核岛机械设备焊接规范第5部分: 制造车间评定
3术语和定义
GB/T 16702和GB 755确立的术语利定义适用于本文件。

ICS27.120.20
备案号：46454-2014
中华人民共和国能源行业标准
NB/T20269—2014
压水堆核电厂反应堆冷却剂泵设计制造规范
Design and fabrication specification for reactor coolant pump of pressurizedwaterractornuclearpowerplant2014-06-29发布
国家能源局
2014-11-01实施
规范性引用文件
术语和定义
检验及试验
泵清洗、包装及运输
NB/T202692014
NB/T20269-2014
本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准出能源行业核电标准化技术委员会提出。本标准由核工业标准化研究所归口。本标准出东方电气股份有限公司、东方阿海核泵有限责任公司负贵起草，中国核动力研究设计院，深圳中广核工程设计有限公司、沈阳鼓风机集团股份有限公司：上海电气凯士比核电泵阀有限公司、东方电机有限公司、上海电气集团上海电机厂有限公司、哈尔滨电气动力装备有限公司、中国第一重型机械股份有限公司、二重集团（德阳）重型装备股份有限公司参加起草。本标准主要起草人：朱昌谦、廖奇、杨晓军、程海、胡本富、潘相相、苏先顺、蒋鸿、谢坚、陈兴江、赵雯姝、雍兴平、龙建南、郭鹏、林坤、李少斌、孙明伦、陈凯、王泽宇、江福、闫宏伟、宫奇香。1范围
NB/T202692014
压水堆核电广反应堆冷却剂泵设计制造规范本标准规定了压水堆核电厂用反应堆冷却剂泵（以下简称主泵机组）设计和制造的一般原则。本标雅适用于压水堆核电厂用轴密封型主泵机组。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的用文件，仪所注日期的版本适用于本文件。凡是不注H期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB755旋转电机定额和性能
GB/T1032异步电动机试验方法免费标准下载网bzxz
GB/T3216
GB/T9239
GB/T16702
GB/T17569
GB50267
NB/T20001
凹转动力泵水力性能验收试验
1级和2级
刚性转子平衡品质许用不平衡的确定压水堆核电厂核岛机械设备设计规范压水堆核电厂物项分级
核电厂抗震设计规范
压水堆核电厂核岛机械设备制造规范NB/T20002.1
NB/T20002.2
NB/T20002.3
NB/T20002.4
NB/T20002.5
NB/T20002.6
NB/T20002.7
NB/T20003.1
NB/T20003.2
NB/T20003.3
NB/T20003.4
NB/T20003.5
NB/T20003.6
NB/T20003.7
NB/T20003.8
NB/T20004
JB/T8097
压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范压水堆核电厂核岛机械设备无损检测压水堆核电厂核岛机械设备无损检测压水堆核电）核岛机械设备无损检测压水堆核电厂核岛机械设备无损检测压水堆核电厂核岛机械设备无损检测压水堆核电厂核岛机械设备无损检测压水堆核电厂核岛机械设备无损检测压水堆核电厂核岛机械设备无损检测核电厂核岛机械设备材料理化检验方法聚的振动测量与评定方法
大型三相立式异步电动机技术条件JB/T8668
3术语和定义
第1部分：通用要求
第2部分：焊接填充材料验收
第3部分：焊接工艺评定
第4部分：焊接填充材料评定
第5部分：制造车间评定
第6部分：产品焊接
第7部分：耐磨堆焊
第1部分：通用要求
第2部分：超声检测
第3部分：射线检测
第4部分：渗透检测
第5部分：磁粉检测
第6部分：管材制品涡流检测
第7部分：目视检测
第8部分：泄漏检测
NB/T202692014
GB/T16702和IGB755确立的术语利定义适用丁本文件。4设计
设计通则
安全等级、抗震类别、质保分级4.1.15
根据GB/T17569的规定，主泵级别如下：安全等级：SC-1：
一质保等级：QAI：
一抗震类别：抗震1类。
驱动电动机总体为NC级，但飞轮、电动机轴和联轴器为SC。主泵机组的所有物项应按GB/T17569的规定进行分级，并按GB50267进行抗震设计。4.1.2工况、载荷及适用准则
4.1.2.1工况
主泵机组在运行时的状态可划分为四类工况，即第一类1况、第二类工况、第二类工况和第四类工况。此外，还有试验工况。
第一类工况是指主泵机组处于下面定义的第二类工况所承受的最严重的作用时确定的不随时间变化的状态。
第二类工况是指主泵机组在正常运行期间可能遇到的一种状态，包括稳态运行工况以及与起动、停运有关的瞬态。此外，还包括正常运行事件引起的瞬态，例如：紧急停堆，给水泵和循环水泵停止运行、厂外电源丧失，冷凝器真空度丧失、控制系统设备失效等。第三类工况是指主泵机组在稀有事故情况下所处的紧急状态。第四类工况是指一种极不可能出现的状态，但对于主泵机组安全性所产生的后果应予以分析的工况。
试验工况是指在规定的水压试验期间主泵机组所处的状态。4.1.2.2载荷
每一类工况都有与之对应的一组环境的作用（压力、力，热负荷、辐照、腐蚀等），这些作用均被称为载荷或载荷内素，而它们的组合称为载荷组合或组合载荷。每一类工况对应的载荷见表1。构成载荷组合的载荷因素包括但不限于以下：1）内压和外压：
2）重量以及各工况下由工作流体产生的静压或动压：3）在所分析的区域之外产生，但作用在分析区域边界上的载荷，例如由于重量、热膨胀所产生的力、压力以及动载荷等：
4）由于振动和地震产生的载荷：5）支撑件的反作用力：
6）由于温度引起的稳态或瞬态载荷。4.1.2.3准则
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对于每一类1.况的载荷，根据保持压力边界完整性的日的，规定了一个与之相应的准则级别。各类工.况适用的最低准则级别见表1。这些规定的级别如下：0级准则是为了防止设备的以下损伤：过度变形：
塑性火稳：
弹性火稳或弹塑性火稳。
A级准则是为了防止设备渐进性变形和疲劳（渐进性开裂）。C级准则是针对0级准则中的损伤模式，但其安全裕量较小。D级准则是为了防止部件弹性或弹塑性失稳（相当于压力边界完整性丧失），但不排除过度变形的危险。
4.1.2.4工况、载荷及最低适用准则主泵机组各类工况的载荷及最低适用准则见表1。表1主泵机组设计工况、载荷及最低适用准则表工况分类
第一类工况
第二类工况
第兰类工况
安全停堆
地震与正
常稳态运
行工况的
第四类工
反应堆生
管道断裂
流体压力和热载荷：
■支撑反作用力
相应作用和（或）载伺
，由重最和压力引起的主管道载荷：-运行基准地震载荷：
-内部作用和（或）载荷（尤其是倒流作用力）。·流体压力或压力瞬态和热载荷或热载荷瞬态：支撑反作用力：
由压力、热载荷和反应堆压力容器变形引起的反应堆主管道载荷：·由重量、压力和热载荷以及主泵机组位移所引起的支管载荷：运行基准地震载荷：
-内部作用和(或载荷
流体压力或压力瞬态和热载荷：支撑反作用力：
，由压引起的生管道载荷：
·由重量和压力可起的支管载荷内部作用和（或）载荷
·流体力和热载荷：
-支撑反作用力：
由压力引起的主管道载荷：
。由重量和压力引起的支管载荷：■安全停堆地震我荷：
-内部作用和（或）载荷
流体压力和热载荷：
■支撑反作用力：
由反应堆主管道断裂引起的载荷：由力和压力引起的支管载荷：
最低准则级别
0级准则
A级准则
C级准则
D级准则
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工况分类
反应堆主
第四类工
管道断裂
与安全停
堆地震的
水压试验工况
表1（续）
相应作用和（或）载荷
内部作用和(或）载荷。
一流体压力和热载荷：
一支撑反作用力：
-由反应堆生管道断裂引起的载荷：-由重量和压力引起的支管荷：
一安全停堆地震载荷：
-内部作用和（或）载荷。
一试验压力。
4.1.3应力分析中关于壁厚的考虑最低准则级别
D级准则
设备尺寸的计算厚度，是设备要求的最小厚度。原材料的采购厚度是名义厚度，它是在设备尺寸计算厚度的基础上，考虑了原材料的厚度偏差以及制造所需的厚度附加量。如图1a)所示，原材料采购厚度出最小计算厚度加上制造下偏差c，和腐蚀裕度A得到，即式（1）：t,≥m+c+A
如图1b）所示，应力分析中采用设计厚度t可由下式得到，即式（2）：1=,+0.5c2CA
式中：
产品采购名义厚度：
最小计算厚度：
一应力分析中考虑的厚度：
一产品制造下偏差（减薄是负值）：产品制造上偏差（加厚是正值）：一腐蚀裕量。
图1不同厚度关系图
壁厚的选择通常是反复的过程，确定的壁厚应能保证设备抗应力的要求。对于承受外压的设备，壁厚的选择不应低于m
当制造偏差c2和c小于名义壁厚的2%时，在确定应力分析中考虑的厚度时可以忽略。4
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当最小制造厚度（n+c）或最大制造厚度（+2）减去腐蚀裕显A和应力分析序度re的比值大丁te的5%时，在相关载荷工况的应力分析中，应考虑厚度偏差的影响。制造偏差影响的评定可采用相似部件及其载荷进行简化计算来对比分析的方法。4.1.4特殊考虑
4.1.4.1腐蚀
如果部件在接触的流体和周围环境的作用下，由于表面腐蚀、蚀或机械磨损而可能使壁序减薄，那么，应增加一定的附加壁序，以补偿设备使用期内的壁原减薄量，并将其加到应力分析确定的最小壁原上。
这一附加壁厚可以根据所预测的减薄速度对设备的不同部位做出不同的选择。应对承压部件的腐蚀采取适当的措施，以避免承压部件之间焊缝的不连续加重腐蚀的危险性。4.1.4.2堆焊层
对丁内腔堆焊奥氏体不锈钢的泵壳，在应用0级、C级和D级准则时，堆焊层不承担任何结构强度：但对压力载荷，可考虑堆焊层的存在。对于A级准则，在确定丹材金属中的温度和应力时，应考虑堆焊层的存在。当堆焊层是整体堆焊型，且名义序度不大于部件壁原的10%时，堆焊层可不满足A级准则。4.1.4.3附件
吊耳、托架、肋板和其它附件可以采用焊接或螺纹连接的方式固定在部件的内、外壁上。在进行应力校核时，应考这些附件对热应力和应力集中的影响，以及对承压部件变形限制的影响。4.1.4.4层状撕裂
考虑到焊接件中存在的载荷和材料特性，应采取适当的措施防止在承压部件的焊接接头出现层状撕裂的危险。
4.1.4.5清洁度要求
与反应堆冷却剂接触的部件，设计时应考虑制造或安装过程对零部件进行全面清洗且可进行洁洁度检查的要求，非遵守下列要求
一避免采用使腐蚀残渣聚集或呵能引起腐蚀的产物聚集的不合适的几何形状：一预留流体进出、排气、疏水所需的孔道以及观察所需的窥视孔。4.1.4.6关于温度急剧变化影响
应采取必要的措施防止由了不同温度的流体共存引起的急剧温度变化产生的影响，特别是对泵轴的影响。
4.2承压边界应力分析
应力分析应按照GB/T16702规定的分析方法进行。应依据本章规定的准则对4.4.2.1列出的构成承压边界的部件，编制应力分析报告。分析报告应证明在设备技术规格书中规定的所有载荷情况下，本章的所有验收准则均得到满足应力分析报告还应证明，部件的设计满足设备技术规格书中所规定的全部附加设计要求。4.3总体设计
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4.3.1总体要求
除轴密封和轴承外，主泵机组设计寿命应大于或等于40a，或满足设备技术规格书的要求。轴密封和轴承的设计寿命应满足设备技术规格书。所有易损件在一个换料周期内不需要维修或者更换。主泵机组应能按照设备技术规格书的要求，在规定的环境条件（包括环境温度、环境相对湿度、环境放射性水平等），运行条件（包括反应堆冷却剂温度及压力、设备冷却水和密封注入水条件等）下，应至少能连续满负荷运行一个换料周期而不需维护。主泵机组的转动惯量应满足设备技术规格书的要求，以确保主泵机组在停电情转过程中能提供足够的冷却剂流量。
主泵机组应能长时间处于热备用状态而不损坏。在此期间，密封注入水和（或）冷却水维持供应。主泵机组的设计应满足所需的在役检查项目在现场条件下可有效执行，并明确在役检查的实施范围、实施条件、实施细则、所用工器具及验收准则等。主泵机组应在安全停堆地需状态下保持压力边界的完整性。安全停堆地震载荷及抗震分析方法应按照设备技术规格书的要求执行。4.3.2安装结构形式选择
全泵机组由泵及驱动电动机组成泵为立式、单级、单吸叶片泵。应设置轴密封系统，以控制反应堆冷却剂沿着泵轴方向的泄漏：设置热屏蔽装置，以限制反应堆冷却剂的热量沿泵轴向传递。驱动电动机一般采用鼠笼式感应异步电动机，通过电动机机座安装在泵壳上。电动机一般直接使用安全壳内的空气进行冷却，但应设置空气冷却器，以限制排放到安全壳中的热量。为提高主泵机组的转动惯量，电动机轴上可设置飞轮。为防止部分主泵机组运行时，停运主泵机组反方向转动，宜设置防倒转装置。为使轴承在机组起动、停止过程中不受到过度磨损，宜设置项轴系统。泵主泵机组通常有两种基本结构形式：a）三轴承结构：主泵机组在驱动电动机设置双向推力轴承，承受机组的全部轴向力。电动机设置上、下两个导轴承，泵设置一个导轴承，承受机组的径向力。b）
四轴承结构：将电动机和泵作为两个独立的设备，各自设置推力轴承和导轴承，承担各自的轴向力和径向力。泵轴与电动机轴宜采用柔性连接。这种结构的驱动电动机需设置推力轴承和上、下导轴承：泵设置双向推力轴承和上，下导轴承。应设置中间轴，以便无需移动驱动电动机即可进行密封组件或轴承部件的检修、更换。为维持运行，主泵机组应设置其它必要的辅助系统及设备。4.3.3推力轴承负荷
推力轴承的负荷不仅需考忠转动部件的重力和泵的水推力，还需计及由于一回路系统压力与环境压力差造成的轴向负荷。
4.3.4轴系临界转速及变形分析
应根据轴系的结构，分别计算每个导轴承的支撑刚度。对于三轴承结构，应考患电动机轴与泵轴连接刚度对临界转速的影响：对于四轴承结构，应先分别计算电动机轴系和泵轴系的临界转速，再计算整个轴系的临界转速。对于刚性转子，计算的轴系一阶临界转速应高于额定转速的1.25倍：对于柔性转子，计算的轴系一阶临界转速应低于额定转速的0.75倍，二阶临界转速应高于额定转速的1.25倍。6
NB/T20269—2014
在计算轴系弯曲变形时，应考虑由于转动部件的质量不平衡产生的离心力，由于动机气隙不均产生的单边磁拉力以及由于泵水力不平衡产生的径向水推力。计算的电动机转子弯曲变形应小于电动机气隙的10%，轴系在叶轮口环处的弯曲变形应小于叶轮口环间隙的50%，轴系其它各处的弯曲度均应小于对应的间隙值。在冷却剂系统火水及安全停堆地震工况下，轴系在所有与静止部件配合处的弯曲变形量应小于该处间隙的60%。
4.3.5建立简化梁模型
4.3.5.1简化梁模型目的
主泵机组简化梁模型是供系统设计单位在主回路系统动力分析时使用的主泵机组结构模型。主回路系统动力分析的结果将按主泵机组简化梁模型的节点分配到主泵机各部件上。4.3.5.2简化梁模型的组成
主泵机组简化梁模型主要由架单元、质量单元和一些弹簧单元组成。利用这些类型单元模拟整个主泵机组的各部分结构。满足系统力学分析的要求。简化梁模型各单元的主要参数应包括：单元的儿何参数：
一单元的运动学参数：
一单元的动力学参数。
4.3.6监测要求
主泵机组应设置适宜的监测装置，监测装置至少应对以下参数进行检测：电动机绕红温度：
油润滑轴承温度；
设备冷知水的进、出水温度：
转速；
机架振动：
轴位移：
润滑油油位
轴密封系统的温度、压力和流量：泵盖静密封泄湘。
4.3.7散热计算
应按设备技术规格书规定的环境温度计算主泵机组向安全壳散发的热量。主泵机组向安全壳内散发的总热量包括除设备冷却水带走热量外的全部电动机损耗和反应堆冷却剂通过泵向安全壳内散发的热量。4.4泵设计
4.4.1水力设计
4.4.1.1总则
NB/T202692014
根据设备技术规格书所提出的设计流量、设计扬程、运行压力、运行温度的要求进行水力设计，必要时可进行流场分析，并应经过模型试验验证。4.4.1.2设计方法
可使用但不限于下述设计方法：a）相似换算法：
b）速度系数法。
泵的吸入室应尽量使进入叶轮的液流的流速均匀。压出室应减小液体流出叶轮后的旋转运动，降低流体的流速，实现流体动能到压能的转化，减小流体流往管路系统的损失。4.4.1.3设计验证
水力设计应经过模型试验验证。水力模型试验应验证泵的设计扬程、轴功率，效率、必需汽蚀余量对流量的变化曲线，并提供单相四象限特性曲线。
两相四象限特性曲线的要求在设备技术规格书规定。4.4.2结构设计
4.4.2.1承压部件
泵的承压边界应予识别，一般由以下主要部件组成：泵壳：
-泵盖
密封室：
一主螺栓和主螺母：
一密封室承压螺栓：
一以及其它构成承压边界的零部件。针对不同的设计，泵盖可能仅是主法兰，也可能由主法兰、导叶法兰、热屏蔽法兰共同组成，甚至还可能包括电动机机座法兰。
承压部件应按4.4.3进行应力评定。4.4.2.2泵壳
泵壳可采用铸件、锻件或锻焊结构件构成，与反应堆冷却剂接触的表面应是耐腐蚀不锈钢。泵壳应在加工完成后进行水压试验，除非一些加工面必须在水压试验完成后进行。宜在水压试验时测量其变形。
试验压力不应低于设计压力乘以k，此处k=kk2。对由成形板材或锻件制造的部件，=1.25。对全部或部分由铸件制造的部件，k=1.5。但是，k=1.5仅对铸件是强制性的，对铸件和成形板材或锻件之间的焊接连接，可采用k-1.25进行试验，而不考忠在此之前已经试验过的铸造件。为组成壁厚的主要材料在试验温度下与设计温度下的届服强度或抗拉强度的最低保证值之比。K2值可以由同类型的几个部件记录到的平均值来确定。若k=1.25，且kk2>1.5，则k取1.5：若k=1.5，且kk2>1.8，则k取1.88
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试验过程中的温度应与材料力学性能相匹配。对于铁素体钢制造的泵壳，试验过程中的温度应高于泵壳材料韧-脆性转变温度（RTNDT）+30C。4.4.2.3过流部件
过流部件应选用耐腐蚀的不锈钢，若选择奥氏体或奥氏体一铁素体不锈钢，应注意防敏化。叶轮可根据总体设计需要，确定是否设置轴向力平衡装置。如有，可以采用在叶轮后盖板开平衡孔，在叶轮背面设置平衡盘或副叶片等方法。需考虑轴向力平衡装置可能导致的功耗对机组效率或局部温升等的影响。
叶轮应可靠的连接到轴上，任何情况下应防止轴向和周向的移动。4.4.2.4泵轴承
对三轴承结构的主泵机组，泵应设置水润滑导轴承。导轴承瓦一般采用石墨，制造商也可根据口己的经验选用其它材料轴承，比如陶瓷轴承，其材料应满足第5章的规定。与导轴承相配合的轴颈宜设置轴套，辅套表面耐磨材科和便度器马采用的辅配材料相匹配，同时还应考电环境介质和温度下的耐腐链和耐磨蚀性能。
对四轴承结构的主泵机组，系应设置双向推力轴承和上，下导轴承。推力轴承可采用油润滑，也可采用水润滑，下导轴承泵采用水润滑。上导轴承可以与推力轴承组合在一起，也可以单独设置。设计时应考虑轴的轴向位移对轴承造成的影响。设计时应考虑必要的冷却措施，将轴承温度保持在规定的限值内，同时还应考冷却丧失条件下可能的最大温升对轴承的影响和结垢存在的影响。导辅承间原的选择应考思在不同温度下运行的影响特别是热备用状态的影，保证在任何工况条件下不会将转子卡死或抱轴，同时也不火去轴承的支撑作用。4.4.2.5泵轴
泵轴（包括中间轴）应能承受各种工况泵的载荷而不产生断裂和过度变形及疲劳损坏。设计时需考虑泵各种径向力（静态的和动态的）对轴弯曲的影响。泵轴下部应设置检修用后座密封。该密封承受的压差及允许的泄浦最应在设备技术规格书中予以规定。
泵轴的轴向位移不应对轴密封及泵轴承造成有害的影响。4.4.2.6联轴器
泵联轴器设计时应满足许的径向、轴向位移和角位移，以及诸如温度、扭矩变化、启动次数、管路负荷等1.作条件要求。联轴器马泵轴的连接方式应方便轴密封和泵轴承检修时的拆装。4.4.2.7电动机机座
根据设计的不同，电动机机座与泵连接的法兰面可能是承压边界的成部分。电动机机座除应承受驱动电动机的最大静载荷和动载荷外，还应考冷却剂系统失水及安全停堆地震的影响。
电动机机座应设置轴密封检修和其它内部部件安装的空间和通道，以及考虑装配时能方便电动机与泵对中。
4.4.2.8隔热装置
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