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4月26日，2024第十一屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會在內蒙古呼和浩特盛大召開，上海凱泉泵業（集團）有限公司技術中心主任蘆洪鐘先生出席會議并作《高溫熔鹽泵技術研究及應用》的主題演講。

圖：蘆洪鐘

以下為演講內容。

非常榮(rong)幸(xing)給(gei)光熱和能源的(de)各位專家(jia)領(ling)導匯報高溫熔鹽泵的(de)情況。

我是(shi)來自上海凱泉泵業(ye)（集(ji)團）有限公司的(de)蘆洪(hong)鐘。凱泉是(shi)一個(ge)專業(ye)的(de)泵制(zhi)造(zao)廠家，屬于制(zhi)造(zao)行業(ye)，通用機械(xie)門類。主要為各個(ge)領域系(xi)統所需(xu)的(de)液(ye)體流動，提供泵及泵系(xi)統的(de)產品和服務。

我們凱泉泵(beng)及(ji)系統領域劃(hua)分為以(yi)下四(si)個板塊，其中，工(gong)礦、能源板塊中的(de)(de)(de)電力(li)、能源的(de)(de)(de)光熱部分，和此次(ci)光熱大(da)會是強相關(guan)的(de)(de)(de)，同(tong)時(shi)部分，涉及(ji)核(he)電的(de)(de)(de)主要高溫、回(hui)路熔鹽(yan)泵(beng)也(ye)具(ju)有(you)一定(ding)的(de)(de)(de)相關(guan)性。

演講內容涉及三個方面：

聚焦光熱(re)的高溫(wen)熔鹽泵（含冷泵、熱(re)泵以及其他(ta)輔泵）的主(zhu)要問(wen)題(ti)；凱泉公(gong)司在(zai)光熱(re)熔鹽泵及類似設備方面(mian)前期取得(de)的業(ye)績成果；最(zui)后(hou)是產品研(yan)究課(ke)題(ti)及技術方向。

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(guang)熱的應用場景下的高溫熔鹽泵，熱鹽泵和冷鹽泵的穩定、可靠(kao)運行是光(guang)熱電站(zhan)客戶關注的焦點。

目前(qian)，國(guo)內、外此類用泵(beng)，碰到的(de)主要問題是(shi)以下(xia)幾(ji)個(ge)方面：

1、振動：泵組(zu)的(de)振動及故障(zhang)，振動的(de)原(yuan)因(yin)比(bi)較(jiao)(jiao)復雜和涉及的(de)因(yin)素比(bi)較(jiao)(jiao)多。該類泵由(you)于(yu)輸(shu)送介質溫度高(gao)，基(ji)本上均采用(yong)高(gao)溫長軸形式，液下深度達到10~20米，而且運行工(gong)況(kuang)點多及存在變工(gong)況(kuang)運行。

一是支撐結(jie)構(gou)和剛度需要與泵機組匹配；二是變頻使用的(de)工(gong)況，由于系(xi)統需求而存在一定的(de)的(de)變頻運行工(gong)況與范圍(wei)，對照(zhao)設備(bei)和正高系(xi)統的(de)固有頻率(lv)，在共振頻率(lv)的(de)運行是需要嚴格(ge)避免(mian)和提前規(gui)避的(de)。

從產品設計、制(zhi)造(zao)的(de)(de)角度，泵組結(jie)構剛性和(he)(he)(he)支(zhi)(zhi)撐方(fang)式(shi)是關鍵(jian)(jian)。同(tong)時(shi)涉及主要(yao)旋(xuan)轉件與支(zhi)(zhi)撐連接(jie)部件的(de)(de)精(jing)度、配合、型(xing)位公差(cha)的(de)(de)精(jing)度、質量控制(zhi)；同(tong)樣(yang)的(de)(de)應(ying)用場景和(he)(he)(he)參數，每個廠家的(de)(de)方(fang)案和(he)(he)(he)技術關鍵(jian)(jian)也有所不(bu)同(tong)，水力(li)路線，水力(li)模型(xing)、級數、軸承布(bu)置和(he)(he)(he)長徑比、動靜間隙等，同(tong)時(shi)運轉中徑向力(li)和(he)(he)(he)軸向力(li)變化、轉子剛性和(he)(he)(he)臨界轉速都是振動的(de)(de)內在因素。

振(zhen)動問題(ti)每個具(ju)體(ti)案(an)例都不完全一(yi)樣，這(zhe)里時(shi)間問題(ti)就不具(ju)體(ti)到某(mou)一(yi)臺設(she)備或某(mou)一(yi)故障(zhang)進(jin)行剖析，籠統的(de)(de)給大家概括了(le)如上(shang)的(de)(de)關鍵因(yin)素。而且，其中在光熱應用場景中，還有支撐平臺的(de)(de)因(yin)素，昨天有專家報告中提(ti)及這(zhe)個因(yin)素和案(an)例。

2、卡軸：是非常嚴重的故障，可能造(zao)成設(she)備(bei)(bei)的停用、零部件失效、檢修(xiu)或返廠。卡軸(zhou)問(wen)題(ti)涉及設(she)計的動靜間(jian)隙(xi)（包括高、低溫狀(zhuang)態下(xia)及變工況、變溫度的情況下(xia)），設(she)備(bei)(bei)加工、制(zhi)造(zao)過程中零件型位(wei)公(gong)差、精度、支(zhi)撐(cheng)布置和裝配(pei)控制(zhi)。該泵是一個多(duo)軸(zhou)、滑(hua)動軸(zhou)承(cheng)支(zhi)撐(cheng)的結構，涉及軸(zhou)徑(jing)向力造(zao)成的撓(nao)度、間(jian)隙(xi)控制(zhi)、冷(leng)熱態、泵組啟停等與所支(zhi)撐(cheng)多(duo)點(dian)滑(hua)動軸(zhou)承(cheng)之間(jian)的匹配(pei)問(wen)題(ti)。

3、磨損：冷泵、熱泵運行(xing)工況(kuang)在(zai)變化，結構形式和能量等(deng)級存在(zai)差異。啟停、變頻運行(xing)時，所(suo)表(biao)現的(de)(de)狀(zhuang)況(kuang)，即受到(dao)的(de)(de)徑向力、軸向力，滑動軸承(cheng)之間支(zhi)撐的(de)(de)剛度和阻(zu)力是隨工況(kuang)而動態變化的(de)(de)。設備(bei)運行(xing)中會(hui)產生各種各樣(yang)的(de)(de)磨(mo)損(sun)，其(qi)中主要的(de)(de)是涉及滑動軸承(cheng)的(de)(de)故障，需要在(zai)設計和制造中進行(xing)預防、控制。

4、性能：光(guang)熱以變頻運(yun)行(xing)為主。客戶關心最(zui)低液(ye)位，熔鹽本(ben)身覆蓋(gai)的高、低液(ye)位是(shi)變化的，不同(tong)(tong)的液(ye)位下，整(zheng)個設(she)備的運(yun)轉性能有很(hen)大的變化，影響設(she)備可靠性、振動，不同(tong)(tong)水力(li)模型和水力(li)路線，包(bao)括(kuo)吸上(shang)性能和最(zui)低液(ye)位的不同(tong)(tong)也與可靠運(yun)行(xing)強相關。

5、設備可靠性：以(yi)核(he)電為例，設備(bei)無故障運行的(de)周期大概要兩年左右(you)，目前，光熱(re)電站(zhan)的(de)熱(re)泵(beng)(beng)、冷泵(beng)(beng)方面(mian)還是存在一定(ding)優化空(kong)間。

時間(jian)原因，沒有總結所有問題，但主要問題點(dian)有提出。從設備廠家(jia)的(de)角度解決(jue)這類問題主要是(shi)以(yi)下三個途(tu)徑(jing)：

1、理論設計：泵已有(you)上百年的(de)(de)歷(li)史(shi)，理論相(xiang)對成熟。熔鹽泵的(de)(de)設(she)計有(you)其(qi)特殊點，主要關注整體結(jie)構和高(gao)溫、長軸、臨界轉數(shu)和水力(li)(li)模型，軸徑向力(li)(li)、轉子動(dong)力(li)(li)學和溫度(du)梯(ti)度(du)，零部(bu)件(jian)材質(zhi)的(de)(de)變化；

2、測試試驗：大量的試(shi)驗和(he)運(yun)(yun)行驗證、經驗反饋(kui)，是非(fei)常有必要的。熔(rong)鹽泵(beng)需要長軸(zhou)運(yun)(yun)轉(zhuan)試(shi)驗、轉(zhuan)子剛性和(he)撓度(du)測(ce)量、軸(zhou)承的實驗驗證，軸(zhou)徑向力(li)的測(ce)試(shi)，啟(qi)動(dong)和(he)停機特(te)性測(ce)試(shi)，變頻測(ce)試(shi)等(deng)；

3、數值模擬：應用(yong)較廣，設備的故障(zhang)；數(shu)值模擬、計算分析的方法驗(yan)證(zheng)與測試(shi)(shi)試(shi)(shi)驗(yan)必須(xu)相互結合，缺一不可(ke)。包括承壓、泵組(zu)結構(gou)穩(wen)定性(xing)、轉子動力(li)學、溫度(du)(du)梯度(du)(du)、水力(li)性(xing)能和(he)吸上性(xing)能的數(shu)值模擬等。

凱泉光熱熔鹽泵及相關業績

所(suo)有的設備(bei)，無論是(shi)新產品(pin)(pin)還是(shi)成熟產品(pin)(pin)，質(zhi)量和性能(neng)提升都來源于工程應用問題(ti)。光熱、儲(chu)能(neng)以(yi)及物理所(suo)的項目(mu)，目(mu)前就此類產品(pin)(pin)，凱(kai)泉的主(zhu)要業績如下，另(ling)外有一(yi)些國外廠家維修或缺陷消除的業績沒有在此體現。

▌敦煌首(shou)航節能100MW太陽能塔(ta)式光(guang)熱(re)發電示(shi)范(fan)項目(mu)熱(re)鹽泵

▌敦煌首(shou)航節(jie)能(neng)100MWV太(tai)陽能(neng)塔式光(guang)熱發(fa)電示范(fan)項(xiang)目冷鹽泵

▌國(guo)電(dian)(dian)投河南公司新(xin)疆吐(tu)魯番(fan)鄯善(shan)七克臺(tai)100MW光熱發電(dian)(dian)項目熱鹽泵

▌國電投河南公司新疆吐(tu)魯(lu)番都(dou)善七(qi)克臺100MW光熱發電項目冷鹽(yan)泵

▌國(guo)投若羌10萬千(qian)瓦光(guang)熱發電(dian)項(xiang)目冷鹽泵

▌安徽首礦大昌金屬(shu)材(cai)料有限公司10MW儲能工程技(ji)術改造項目

凱泉從2012年開(kai)始(shi)做(zuo)核電(dian)熔鹽(yan)(yan)泵，上(shang)海應(ying)用物理所主導的(de)釷(tu)基(ji)(ji)熔鹽(yan)(yan)堆國家戰略先導項目，主要(yao)熔鹽(yan)(yan)泵均為(wei)凱泉供(gong)應(ying)，項目采(cai)用的(de)是(shi)鋰基(ji)(ji)鹽(yan)(yan)，溫度更(geng)高(gao)。

▲中科(ke)院上海應用(yong)物理研究所高溫熔鹽泵(beng)（700°C）

▲中(zhong)科(ke)院上(shang)海應(ying)用(yong)物理(li)研究(jiu)所小流量(liang)熔(rong)鹽泵（650°C）

▲中科(ke)院(yuan)上(shang)海應用物理研究所特種熔(rong)鹽(yan)泵（700°C）

▲熔鹽實驗堆冷卻鹽循環泵（650°C）

▲熔鹽實(shi)驗堆(dui)燃(ran)料鹽循環泵(beng)（700°C）

從溫度上來講，凱(kai)泉實際上是(shi)從700°C開始做的(de)。如下(xia)圖所(suo)示，中(zhong)間是(shi)武(wu)威項目(mu)回(hui)路(lu)(lu)(lu)主泵，包括(kuo)一回(hui)路(lu)(lu)(lu)和(he)二回(hui)路(lu)(lu)(lu)主泵。右側為(wei)泵的(de)溫度梯度、結構(gou)、設(she)備可(ke)靠運行的(de)指標。因為(wei)武(wu)威釷基熔鹽(yan)是(shi)核反應堆，所(suo)以(yi)對設(she)備的(de)可(ke)靠性(xing)和(he)故障(zhang)評價指標是(shi)非常極致的(de)。

其(qi)(qi)他長軸及(ji)高溫泵(beng)示例如下圖，其(qi)(qi)中(zhong)，中(zhong)間為(wei)壓(ya)水堆安全(quan)殼的(de)二級泵(beng)，壓(ya)水堆換熱的(de)冷(leng)卻劑約(yue)為(wei)300°C以(yi)上，一回路的(de)標準壓(ya)力大(da)約(yue)為(wei)17MPa左右(you)，噴淋泵(beng)是壓(ya)水堆故障(zhang)時安全(quan)介(jie)入的(de)設備。快堆核電站，600MW鈉金屬池式(shi)冷(leng)卻快中(zhong)子(zi)反應(ying)堆，其(qi)(qi)中(zhong)最重(zhong)要(yao)的(de)是立式(shi)長軸的(de)泵(beng)設備，鈉冷(leng)塊堆的(de)介(jie)質密度(du)與水相近。

凱泉研發團隊

凱泉團(tuan)隊研(yan)發(fa)人員約(yue)(yue)400名，其(qi)中，水力(li)研(yan)究專注約(yue)(yue)150余人，20名知名水泵(beng)專家、9名博士(shi)、5名享受政府津貼的專家、52名高(gao)級工程師、65名碩士(shi)。

團隊主要有研究中心、核電及重大(da)產品(pin)、建筑市(shi)(shi)(shi)場、工況市(shi)(shi)(shi)場以及市(shi)(shi)(shi)政市(shi)(shi)(shi)場五個部分，和之前(qian)提(ti)及的應(ying)(ying)用領域(yu)相對(dui)應(ying)(ying)，產品(pin)線齊備(bei)。

光(guang)熱(re)設計(ji)包含在核電(dian)(dian)及重大產品內，光(guang)熱(re)的(de)冷泵(beng)、熱(re)泵(beng)是(shi)源于核電(dian)(dian)的(de)高(gao)(gao)溫(wen)熔鹽泵(beng)以及其(qi)他主泵(beng)，基于核電(dian)(dian)高(gao)(gao)溫(wen)熔鹽的(de)技術和業績因素(su)才介入光(guang)熱(re)市場(chang)。

凱泉五個方面的技術研究/平臺設施

水力模型(xing)是凱泉(quan)(quan)的(de)核(he)心(xin)技術，此外凱泉(quan)(quan)還關注(zhu)失效及(ji)運(yun)行可靠性(xing)分析的(de)課(ke)題研(yan)究，系統(tong)集成產品的(de)創新，以核(he)電(dian)為代表，包含光熱(re)及(ji)其他(ta)領(ling)域的(de)重大工程裝備(bei)，設備(bei)相關的(de)數字化、故障監(jian)測(ce)及(ji)智能運(yun)維。

1、高精度多功能水泵水力模型實驗室

目(mu)前，凱泉高精(jing)度多(duo)功能(neng)水泵(beng)水力(li)模型(xing)目(mu)的(de)就是對水力(li)模型(xing)做一個全面(mian)的(de)評價，包括水力(li)性能(neng)、汽蝕測(ce)試、振動、噪聲測(ce)量、壓力(li)脈(mo)動、四現象性能(neng)、力(li)特性。

2、空化、空蝕可視化測試與高速攝像

與(yu)熔鹽吸入特性、最低液位相關，涉及空化、空蝕的研(yan)究和改進，包括液體的流致振(zhen)動研(yan)究。

3、沖蝕、磨蝕研究裝置

涉及有(you)水、沙(sha)和(he)其(qi)他介質，去評估滑(hua)動(dong)軸承(cheng)、水力部件等失效、損傷以(yi)及像素度相(xiang)關(guan)的問題。

4、FOS力特性測試、基礎載荷

水泵(beng)的徑(jing)向力(li)和軸向力(li)是核(he)心指(zhi)標，之(zhi)前依靠理論計算，實驗(yan)是很(hen)重要的方法，我們(men)在(zai)做(zuo)有傳感器應變片(pian)，現在(zai)最先進的是光圈測力(li)。

5、長軸轉子故障及滑動軸承試驗研究裝置

模擬長軸泵設備不同(tong)的參數、間隙、支撐結構(gou)產生的故障做(zuo)進一步的研究、提升和(he)改進。

凱泉專(zhuan)注(zhu)于(yu)泵(beng)(beng)及(ji)(ji)泵(beng)(beng)系統產(chan)品(pin)和服務，是一家(jia)集(ji)設(she)計/生產(chan)/銷(xiao)售泵(beng)(beng)、給(gei)水設(she)備(bei)(bei)及(ji)(ji)泵(beng)(beng)用控(kong)制設(she)備(bei)(bei)于(yu)一體的(de)大型(xing)綜合性泵(beng)(beng)業(ye)集(ji)團；旗下5家(jia)工(gong)業(ye)園、23家(jia)銷(xiao)售分(fen)公司；是中國泵(beng)(beng)行業(ye)頭部企業(ye)，產(chan)品(pin)服務于(yu)建筑（包含(han)熱力(li)及(ji)(ji)空調）、市政、核(he)電、火電、石油化工(gong)、大型(xing)水利等領域，尤其在(zai)核(he)電的(de)工(gong)程堆(dui)(dui)、實驗(yan)堆(dui)(dui)方(fang)面是國內(nei)設(she)備(bei)(bei)制造、設(she)計技(ji)術(shu)最先(xian)進(jin)的(de)。

以上(shang)(shang)便(bian)是我(wo)(wo)們公司的整(zheng)體情(qing)況，總部在上(shang)(shang)海(hai)，石家(jia)莊、沈陽、浙江、合(he)肥有五個基地，光熱領域在上(shang)(shang)海(hai)總部。非常歡(huan)迎大(da)家(jia)有機會到我(wo)(wo)們上(shang)(shang)海(hai)總部交流學習，謝謝大(da)家(jia)！

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