4月26日，2024第十一屆中國(guó)國(guó)際光熱大會(huì)暨CSPPLAZA年會(huì)在內(nèi)蒙古呼和浩特盛大召開，上海凱泉泵業(yè)（集團(tuán)）有限公司技術(shù)中心主任蘆洪鐘先生出席會(huì)議并作《高溫熔鹽泵技術(shù)研究及應(yīng)用》的主題演講。

圖：蘆洪鐘

以下為演講內(nèi)容。

非常榮幸給光熱和能源的各位專家領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)高溫熔鹽泵的情況。

我是來自上海凱泉泵業(yè)（集團(tuán)）有限公司的蘆洪鐘。凱泉是一個(gè)專業(yè)的泵制造廠家，屬于制造行業(yè)，通用機(jī)械門類。主要為各個(gè)領(lǐng)域系統(tǒng)所需的液體流動(dòng)，提供泵及泵系統(tǒng)的產(chǎn)品和服務(wù)。

我們凱泉泵及系統(tǒng)領(lǐng)域劃分為以下四個(gè)板塊，其中，工礦、能源板塊中的電力、能源的光熱部分，和此次光熱大會(huì)是強(qiáng)相關(guān)的，同時(shí)部分，涉及核電的主要高溫、回路熔鹽泵也具有一定的相關(guān)性。

演講內(nèi)容涉及三個(gè)方面：

聚焦光熱的高溫熔鹽泵（含冷泵、熱泵以及其他輔泵）的主要問題；凱泉公司在光熱熔鹽泵及類似設(shè)備方面前期取得的業(yè)績(jī)成果；最后是產(chǎn)品研究課題及技術(shù)方向。

光熱熔鹽泵常見的主要問題及解決思路

圖片展示的主要是光熱的應(yīng)用場(chǎng)景下的高溫熔鹽泵，熱鹽泵和冷鹽泵的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行是光熱電站客戶關(guān)注的焦點(diǎn)。

目前，國(guó)內(nèi)、外此類用泵，碰到的主要問題是以下幾個(gè)方面：

1、振動(dòng)：泵組的振動(dòng)及故障，振動(dòng)的原因比較復(fù)雜和涉及的因素比較多。該類泵由于輸送介質(zhì)溫度高，基本上均采用高溫長(zhǎng)軸形式，液下深度達(dá)到10~20米，而且運(yùn)行工況點(diǎn)多及存在變工況運(yùn)行。

一是支撐結(jié)構(gòu)和剛度需要與泵機(jī)組匹配；二是變頻使用的工況，由于系統(tǒng)需求而存在一定的的變頻運(yùn)行工況與范圍，對(duì)照設(shè)備和正高系統(tǒng)的固有頻率，在共振頻率的運(yùn)行是需要嚴(yán)格避免和提前規(guī)避的。

從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造的角度，泵組結(jié)構(gòu)剛性和支撐方式是關(guān)鍵。同時(shí)涉及主要旋轉(zhuǎn)件與支撐連接部件的精度、配合、型位公差的精度、質(zhì)量控制；同樣的應(yīng)用場(chǎng)景和參數(shù)，每個(gè)廠家的方案和技術(shù)關(guān)鍵也有所不同，水力路線，水力模型、級(jí)數(shù)、軸承布置和長(zhǎng)徑比、動(dòng)靜間隙等，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)中徑向力和軸向力變化、轉(zhuǎn)子剛性和臨界轉(zhuǎn)速都是振動(dòng)的內(nèi)在因素。

振動(dòng)問題每個(gè)具體案例都不完全一樣，這里時(shí)間問題就不具體到某一臺(tái)設(shè)備或某一故障進(jìn)行剖析，籠統(tǒng)的給大家概括了如上的關(guān)鍵因素。而且，其中在光熱應(yīng)用場(chǎng)景中，還有支撐平臺(tái)的因素，昨天有專家報(bào)告中提及這個(gè)因素和案例。

2、卡軸：是非常嚴(yán)重的故障，可能造成設(shè)備的停用、零部件失效、檢修或返廠?？ㄝS問題涉及設(shè)計(jì)的動(dòng)靜間隙（包括高、低溫狀態(tài)下及變工況、變溫度的情況下），設(shè)備加工、制造過程中零件型位公差、精度、支撐布置和裝配控制。該泵是一個(gè)多軸、滑動(dòng)軸承支撐的結(jié)構(gòu)，涉及軸徑向力造成的撓度、間隙控制、冷熱態(tài)、泵組啟停等與所支撐多點(diǎn)滑動(dòng)軸承之間的匹配問題。

3、磨損：冷泵、熱泵運(yùn)行工況在變化，結(jié)構(gòu)形式和能量等級(jí)存在差異。啟停、變頻運(yùn)行時(shí)，所表現(xiàn)的狀況，即受到的徑向力、軸向力，滑動(dòng)軸承之間支撐的剛度和阻力是隨工況而動(dòng)態(tài)變化的。設(shè)備運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的磨損，其中主要的是涉及滑動(dòng)軸承的故障，需要在設(shè)計(jì)和制造中進(jìn)行預(yù)防、控制。

4、性能：光熱以變頻運(yùn)行為主。客戶關(guān)心最低液位，熔鹽本身覆蓋的高、低液位是變化的，不同的液位下，整個(gè)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)性能有很大的變化，影響設(shè)備可靠性、振動(dòng)，不同水力模型和水力路線，包括吸上性能和最低液位的不同也與可靠運(yùn)行強(qiáng)相關(guān)。

5、設(shè)備可靠性：以核電為例，設(shè)備無故障運(yùn)行的周期大概要兩年左右，目前，光熱電站的熱泵、冷泵方面還是存在一定優(yōu)化空間。

時(shí)間原因，沒有總結(jié)所有問題，但主要問題點(diǎn)有提出。從設(shè)備廠家的角度解決這類問題主要是以下三個(gè)途徑：

1、理論設(shè)計(jì)：泵已有上百年的歷史，理論相對(duì)成熟。熔鹽泵的設(shè)計(jì)有其特殊點(diǎn)，主要關(guān)注整體結(jié)構(gòu)和高溫、長(zhǎng)軸、臨界轉(zhuǎn)數(shù)和水力模型，軸徑向力、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)和溫度梯度，零部件材質(zhì)的變化；

2、測(cè)試試驗(yàn)：大量的試驗(yàn)和運(yùn)行驗(yàn)證、經(jīng)驗(yàn)反饋，是非常有必要的。熔鹽泵需要長(zhǎng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)、轉(zhuǎn)子剛性和撓度測(cè)量、軸承的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，軸徑向力的測(cè)試，啟動(dòng)和停機(jī)特性測(cè)試，變頻測(cè)試等；

3、數(shù)值模擬：應(yīng)用較廣，設(shè)備的故障；數(shù)值模擬、計(jì)算分析的方法驗(yàn)證與測(cè)試試驗(yàn)必須相互結(jié)合，缺一不可。包括承壓、泵組結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、溫度梯度、水力性能和吸上性能的數(shù)值模擬等。

凱泉光熱熔鹽泵及相關(guān)業(yè)績(jī)

所有的設(shè)備，無論是新產(chǎn)品還是成熟產(chǎn)品，質(zhì)量和性能提升都來源于工程應(yīng)用問題。光熱、儲(chǔ)能以及物理所的項(xiàng)目，目前就此類產(chǎn)品，凱泉的主要業(yè)績(jī)?nèi)缦拢硗庥幸恍﹪?guó)外廠家維修或缺陷消除的業(yè)績(jī)沒有在此體現(xiàn)。

▌敦煌首航節(jié)能100MW太陽能塔式光熱發(fā)電示范項(xiàng)目熱鹽泵

▌敦煌首航節(jié)能100MWV太陽能塔式光熱發(fā)電示范項(xiàng)目冷鹽泵

▌國(guó)電投河南公司新疆吐魯番鄯善七克臺(tái)100MW光熱發(fā)電項(xiàng)目熱鹽泵

▌國(guó)電投河南公司新疆吐魯番都善七克臺(tái)100MW光熱發(fā)電項(xiàng)目冷鹽泵

▌國(guó)投若羌10萬千瓦光熱發(fā)電項(xiàng)目冷鹽泵

▌安徽首礦大昌金屬材料有限公司10MW儲(chǔ)能工程技術(shù)改造項(xiàng)目

凱泉從2012年開始做核電熔鹽泵，上海應(yīng)用物理所主導(dǎo)的釷基熔鹽堆國(guó)家戰(zhàn)略先導(dǎo)項(xiàng)目，主要熔鹽泵均為凱泉供應(yīng)，項(xiàng)目采用的是鋰基鹽，溫度更高。

▲中科院上海應(yīng)用物理研究所高溫熔鹽泵（700°C）

▲中科院上海應(yīng)用物理研究所小流量熔鹽泵（650°C）

▲中科院上海應(yīng)用物理研究所特種熔鹽泵（700°C）

▲熔鹽實(shí)驗(yàn)堆冷卻鹽循環(huán)泵（650°C）

▲熔鹽實(shí)驗(yàn)堆燃料鹽循環(huán)泵（700°C）

從溫度上來講，凱泉實(shí)際上是從700°C開始做的。如下圖所示，中間是武威項(xiàng)目回路主泵，包括一回路和二回路主泵。右側(cè)為泵的溫度梯度、結(jié)構(gòu)、設(shè)備可靠運(yùn)行的指標(biāo)。因?yàn)槲渫Q基熔鹽是核反應(yīng)堆，所以對(duì)設(shè)備的可靠性和故障評(píng)價(jià)指標(biāo)是非常極致的。

其他長(zhǎng)軸及高溫泵示例如下圖，其中，中間為壓水堆安全殼的二級(jí)泵，壓水堆換熱的冷卻劑約為300°C以上，一回路的標(biāo)準(zhǔn)壓力大約為17MPa左右，噴淋泵是壓水堆故障時(shí)安全介入的設(shè)備?？於押穗娬?，600MW鈉金屬池式冷卻快中子反應(yīng)堆，其中最重要的是立式長(zhǎng)軸的泵設(shè)備，鈉冷塊堆的介質(zhì)密度與水相近。

凱泉研發(fā)團(tuán)隊(duì)

凱泉團(tuán)隊(duì)研發(fā)人員約400名，其中，水力研究專注約150余人，20名知名水泵專家、9名博士、5名享受政府津貼的專家、52名高級(jí)工程師、65名碩士。

團(tuán)隊(duì)主要有研究中心、核電及重大產(chǎn)品、建筑市場(chǎng)、工況市場(chǎng)以及市政市場(chǎng)五個(gè)部分，和之前提及的應(yīng)用領(lǐng)域相對(duì)應(yīng)，產(chǎn)品線齊備。

光熱設(shè)計(jì)包含在核電及重大產(chǎn)品內(nèi)，光熱的冷泵、熱泵是源于核電的高溫熔鹽泵以及其他主泵，基于核電高溫熔鹽的技術(shù)和業(yè)績(jī)因素才介入光熱市場(chǎng)。

凱泉五個(gè)方面的技術(shù)研究/平臺(tái)設(shè)施

水力模型是凱泉的核心技術(shù)，此外凱泉還關(guān)注失效及運(yùn)行可靠性分析的課題研究，系統(tǒng)集成產(chǎn)品的創(chuàng)新，以核電為代表，包含光熱及其他領(lǐng)域的重大工程裝備，設(shè)備相關(guān)的數(shù)字化、故障監(jiān)測(cè)及智能運(yùn)維。

1、高精度多功能水泵水力模型實(shí)驗(yàn)室

目前，凱泉高精度多功能水泵水力模型目的就是對(duì)水力模型做一個(gè)全面的評(píng)價(jià)，包括水力性能、汽蝕測(cè)試、振動(dòng)、噪聲測(cè)量、壓力脈動(dòng)、四現(xiàn)象性能、力特性。

2、空化、空蝕可視化測(cè)試與高速攝像

與熔鹽吸入特性、最低液位相關(guān)，涉及空化、空蝕的研究和改進(jìn)，包括液體的流致振動(dòng)研究。

3、沖蝕、磨蝕研究裝置

涉及有水、沙和其他介質(zhì)，去評(píng)估滑動(dòng)軸承、水力部件等失效、損傷以及像素度相關(guān)的問題。

4、FOS力特性測(cè)試、基礎(chǔ)載荷

水泵的徑向力和軸向力是核心指標(biāo)，之前依靠理論計(jì)算，實(shí)驗(yàn)是很重要的方法，我們?cè)谧鲇袀鞲衅鲬?yīng)變片，現(xiàn)在最先進(jìn)的是光圈測(cè)力。

5、長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)子故障及滑動(dòng)軸承試驗(yàn)研究裝置

模擬長(zhǎng)軸泵設(shè)備不同的參數(shù)、間隙、支撐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的故障做進(jìn)一步的研究、提升和改進(jìn)。

凱泉專注于泵及泵系統(tǒng)產(chǎn)品和服務(wù)，是一家集設(shè)計(jì)/生產(chǎn)/銷售泵、給水設(shè)備及泵用控制設(shè)備于一體的大型綜合性泵業(yè)集團(tuán)；旗下5家工業(yè)園、23家銷售分公司；是中國(guó)泵行業(yè)頭部企業(yè)，產(chǎn)品服務(wù)于建筑（包含熱力及空調(diào)）、市政、核電、火電、石油化工、大型水利等領(lǐng)域，尤其在核電的工程堆、實(shí)驗(yàn)堆方面是國(guó)內(nèi)設(shè)備制造、設(shè)計(jì)技術(shù)最先進(jìn)的。

以上便是我們公司的整體情況，總部在上海，石家莊、沈陽、浙江、合肥有五個(gè)基地，光熱領(lǐng)域在上?？偛?。非常歡迎大家有機(jī)會(huì)到我們上海總部交流學(xué)習(xí)，謝謝大家！

2024第十一屆中國(guó)國(guó)際光熱大會(huì)暨CSPPLAZA年會(huì)4月25-26日在內(nèi)蒙古呼和浩特香格里拉大酒店盛大召開，大會(huì)由CSPPLAZA光熱發(fā)電平臺(tái)聯(lián)合常州龍騰光熱科技股份有限公司共同主辦，大會(huì)主題為“在多變的形勢(shì)下實(shí)現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展”，共有來自海內(nèi)外約800名代表出席本屆大會(huì)。