4月26日，2024第十一屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會在內(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。主要為各個領(lǐng)域系統(tǒng)所需的液體流動，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，和此次光熱大會是強(qiáng)相關(guān)的，同時部分，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，國內(nèi)、外此類用泵，碰到的主要問題是以下幾個方面：

1、振動：泵組的振動及故障，振動的原因比較復(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、制造的角度，泵組結(jié)構(gòu)剛性和支撐方式是關(guān)鍵。同時涉及主要旋轉(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)用場景和參數(shù)，每個廠家的方案和技術(shù)關(guān)鍵也有所不同，水力路線，水力模型、級數(shù)、軸承布置和長徑比、動靜間隙等，同時運(yùn)轉(zhuǎn)中徑向力和軸向力變化、轉(zhuǎn)子剛性和臨界轉(zhuǎn)速都是振動的內(nèi)在因素。

振動問題每個具體案例都不完全一樣，這里時間問題就不具體到某一臺設(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)用場景中，還有支撐平臺的因素，昨天有專家報告中提及這個因素和案例。

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。卡軸問題涉及設(shè)計的動靜間隙（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。該泵是一個多軸、滑動軸承支撐的結(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)形式和能量等級存在差異。啟停、變頻運(yùn)行時，所表現(xiàn)的狀況，即受到的徑向力、軸向力，滑動軸承之間支撐的剛度和阻力是隨工況而動態(tài)變化的。設(shè)備運(yùn)行中會產(chǎn)生各種各樣的磨損，其中主要的是涉及滑動軸承的故障，需要在設(shè)計和制造中進(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，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途徑：

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

2、測試試驗：大量的試驗和運(yùn)行驗證、經(jīng)驗反饋，是非常有必要的。熔鹽泵需要長軸運(yùn)轉(zhuǎn)試驗、轉(zhuǎn)子剛性和撓度測量、軸承的實驗驗證，軸徑向力的測試，啟動和停機(jī)特性測試，變頻測試等；

3、數(shù)值模擬：應(yīng)用較廣，設(shè)備的故障；數(shù)值模擬、計算分析的方法驗證與測試試驗必須相互結(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

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、儲能以及物理所的項目，目前就此類產(chǎn)品，凱泉的主要業(yè)績?nèi)缦拢硗庥幸恍﹪鈴S家維修或缺陷消除的業(yè)績沒有在此體現(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)電示范項目冷鹽泵

▌國電投河南公司新疆吐魯番鄯善七克臺100MW光熱發(fā)電項目熱鹽泵

▌國電投河南公司新疆吐魯番都善七克臺100MW光熱發(fā)電項目冷鹽泵

▌國投若羌10萬千瓦光熱發(fā)電項目冷鹽泵

▌安徽首礦大昌金屬材料有限公司10MW儲能工程技術(shù)改造項目

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

▲熔鹽實驗堆冷卻鹽循環(huán)泵（650°C）

▲熔鹽實驗堆燃料鹽循環(huán)泵（700°C）

從溫度上來講，凱泉實際上是從700°C開始做的。如下圖所示，中間是武威項目回路主泵，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)。因為武威釷基熔鹽是核反應(yīng)堆，所以對設(shè)備的可靠性和故障評價指標(biāo)是非常極致的。

其他長軸及高溫泵示例如下圖，其中，中間為壓水堆安全殼的二級泵，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安全介入的設(shè)備。快堆核電站，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

凱泉團(tuán)隊研發(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名高級工程師、65名碩士。

團(tuán)隊主要有研究中心、核電及重大產(chǎn)品、建筑市場、工況市場以及市政市場五個部分，和之前提及的應(yīng)用領(lǐng)域相對應(yīng)，產(chǎn)品線齊備。

光熱設(shè)計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)績因素才介入光熱市場。

凱泉五個方面的技術(shù)研究/平臺設(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)測及智能運(yùn)維。

1、高精度多功能水泵水力模型實驗室

目前，凱泉高精度多功能水泵水力模型目的就是對水力模型做一個全面的評價，包括水力性能、汽蝕測試、振動、噪聲測量、壓力脈動、四現(xiàn)象性能、力特性。

2、空化、空蝕可視化測試與高速攝像

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研究。

3、沖蝕、磨蝕研究裝置

涉及有水、沙和其他介質(zhì)，去評估滑動軸承、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)，之前依靠理論計算，實驗是很重要的方法，我們在做有傳感器應(yīng)變片，現(xiàn)在最先進(jìn)的是光圈測力。

5、長軸轉(zhuǎn)子故障及滑動軸承試驗研究裝置

模擬長軸泵設(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/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、實驗堆方面是國內(nèi)設(shè)備制造、設(shè)計技術(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、合肥有五個基地，光熱領(lǐng)域在上海總部。非常歡迎大家有機(jī)會到我們上海總部交流學(xué)習(xí)，謝謝大家！

2024第十一屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會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，大會由CSPPLAZA光熱發(fā)電平臺聯(lián)合常州龍騰光熱科技股份有限公司共同主辦，大會主題為“在多變的形勢下實現(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。