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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)給光熱和能(neng)源的各(ge)位專家(jia)領導匯(hui)報高(gao)溫熔鹽泵的情(qing)況。

我是(shi)來自上(shang)海凱(kai)泉泵(beng)(beng)(beng)業（集團）有限公司的蘆洪鐘。凱(kai)泉是(shi)一(yi)個專業的泵(beng)(beng)(beng)制造(zao)(zao)廠家，屬于制造(zao)(zao)行業，通用機械門(men)類。主要(yao)為各個領(ling)域系統(tong)所需的液體流動(dong)，提供泵(beng)(beng)(beng)及泵(beng)(beng)(beng)系統(tong)的產(chan)品和服務。

我們凱泉泵(beng)及(ji)系統領域劃分(fen)為(wei)以下四個板塊，其中(zhong)(zhong)，工(gong)礦、能源(yuan)板塊中(zhong)(zhong)的電力、能源(yuan)的光熱(re)部(bu)分(fen)，和此(ci)次光熱(re)大會是強相(xiang)關的，同時部(bu)分(fen)，涉及(ji)核電的主要高溫、回(hui)路熔鹽泵(beng)也具(ju)有一定的相(xiang)關性。

演講內容涉及三個方面：

聚焦光(guang)熱的(de)高溫熔(rong)鹽泵(beng)（含冷(leng)泵(beng)、熱泵(beng)以及(ji)其(qi)他(ta)輔(fu)泵(beng)）的(de)主要問題(ti)；凱泉公司在光(guang)熱熔(rong)鹽泵(beng)及(ji)類似設備方(fang)(fang)面前期取得(de)的(de)業績(ji)成(cheng)果；最后(hou)是產品研究課題(ti)及(ji)技(ji)術方(fang)(fang)向。

光熱熔鹽泵常見的主要問題及解決思路

圖片展(zhan)示的(de)主(zhu)要是(shi)光(guang)熱(re)的(de)應用場景下(xia)的(de)高(gao)溫熔鹽泵(beng)，熱(re)鹽泵(beng)和冷鹽泵(beng)的(de)穩定、可靠運行是(shi)光(guang)熱(re)電(dian)站(zhan)客(ke)戶關(guan)注的(de)焦點。

目前，國(guo)內、外此類用泵，碰(peng)到的主要問(wen)題是以下幾個方面：

1、振動：泵(beng)組(zu)的(de)振動及(ji)故(gu)障(zhang)，振動的(de)原因比較復雜和(he)涉(she)及(ji)的(de)因素(su)比較多。該類泵(beng)由(you)于輸送介(jie)質(zhi)溫(wen)度高，基本上均采用高溫(wen)長軸形式，液下深(shen)度達到10~20米，而且運行(xing)工(gong)(gong)況點(dian)多及(ji)存在變工(gong)(gong)況運行(xing)。

一(yi)是(shi)支撐結構(gou)和(he)剛度(du)需要與(yu)泵機(ji)組匹配；二是(shi)變頻使用的工(gong)況，由(you)于系(xi)統(tong)需求而存在(zai)一(yi)定的的變頻運(yun)行工(gong)況與(yu)范圍，對照(zhao)設(she)備和(he)正(zheng)高系(xi)統(tong)的固(gu)有頻率，在(zai)共振頻率的運(yun)行是(shi)需要嚴格(ge)避(bi)免和(he)提前規避(bi)的。

從(cong)產品(pin)設計、制造的角度(du)(du)，泵組結構(gou)剛性和(he)支(zhi)撐方式是關(guan)鍵。同時(shi)涉及主要旋轉(zhuan)件與支(zhi)撐連接部(bu)件的精(jing)(jing)度(du)(du)、配合、型(xing)位公差的精(jing)(jing)度(du)(du)、質量(liang)控制；同樣的應用(yong)場景和(he)參數(shu)，每個廠家的方案和(he)技術(shu)關(guan)鍵也(ye)有所不同，水(shui)力路(lu)線(xian)，水(shui)力模型(xing)、級數(shu)、軸承布(bu)置和(he)長徑比、動(dong)靜(jing)間(jian)隙等，同時(shi)運(yun)轉(zhuan)中徑向(xiang)(xiang)力和(he)軸向(xiang)(xiang)力變化(hua)、轉(zhuan)子剛性和(he)臨界轉(zhuan)速(su)都是振動(dong)的內在因素。

振動問題(ti)每(mei)個具體(ti)案(an)例都不(bu)完全一樣，這里(li)時(shi)間(jian)問題(ti)就不(bu)具體(ti)到某一臺設備或某一故障(zhang)進行剖析，籠統的給大家(jia)概括了如上的關鍵因素。而且，其(qi)中(zhong)在光熱(re)應(ying)用場景中(zhong)，還有支撐(cheng)平臺的因素，昨天有專家(jia)報告中(zhong)提及這個因素和案(an)例。

2、卡軸：是非常(chang)嚴重的(de)故障(zhang)，可能(neng)造(zao)成設(she)(she)備(bei)的(de)停(ting)(ting)用、零部件(jian)失效、檢修或返廠。卡軸問題(ti)涉及設(she)(she)計的(de)動靜(jing)間(jian)(jian)隙（包括高、低溫狀態下及變(bian)工(gong)況(kuang)、變(bian)溫度的(de)情況(kuang)下），設(she)(she)備(bei)加工(gong)、制(zhi)造(zao)過(guo)程中零件(jian)型(xing)位(wei)公差、精(jing)度、支(zhi)撐(cheng)布置和裝配控制(zhi)。該泵是一個多軸、滑動軸承支(zhi)撐(cheng)的(de)結構，涉及軸徑(jing)向力造(zao)成的(de)撓度、間(jian)(jian)隙控制(zhi)、冷熱態、泵組啟停(ting)(ting)等與所支(zhi)撐(cheng)多點滑動軸承之間(jian)(jian)的(de)匹配問題(ti)。

3、磨損：冷泵、熱(re)泵運(yun)行(xing)工況在(zai)變(bian)化(hua)(hua)，結構形(xing)式和能量(liang)等級存在(zai)差異。啟(qi)停、變(bian)頻運(yun)行(xing)時，所(suo)表現(xian)的(de)狀況，即受到(dao)的(de)徑向力、軸向力，滑動(dong)軸承(cheng)之間支(zhi)撐的(de)剛度和阻力是隨(sui)工況而動(dong)態(tai)變(bian)化(hua)(hua)的(de)。設備運(yun)行(xing)中(zhong)會產(chan)生各種各樣的(de)磨損，其中(zhong)主要的(de)是涉及(ji)滑動(dong)軸承(cheng)的(de)故障(zhang)，需(xu)要在(zai)設計(ji)和制造中(zhong)進行(xing)預(yu)防、控(kong)制。

4、性能：光熱以變(bian)(bian)頻運行為主。客戶關(guan)(guan)心最低(di)液(ye)位(wei)，熔鹽(yan)本身(shen)覆蓋的高、低(di)液(ye)位(wei)是變(bian)(bian)化的，不(bu)(bu)同的液(ye)位(wei)下，整個設備的運轉性能有(you)很大(da)的變(bian)(bian)化，影(ying)響設備可(ke)靠性、振動，不(bu)(bu)同水(shui)力模型(xing)和(he)水(shui)力路線，包括(kuo)吸上(shang)性能和(he)最低(di)液(ye)位(wei)的不(bu)(bu)同也與可(ke)靠運行強相關(guan)(guan)。

5、設備可靠性：以核電為例，設備無故障(zhang)運(yun)行的(de)周期大(da)概要兩年左右，目前，光熱電站(zhan)的(de)熱泵(beng)、冷泵(beng)方面還是存在一定優化空間。

時間(jian)原(yuan)因，沒有總結所有問(wen)(wen)題，但主(zhu)(zhu)要問(wen)(wen)題點有提出。從(cong)設備(bei)廠家的角度解決(jue)這(zhe)類問(wen)(wen)題主(zhu)(zhu)要是以下三個(ge)途(tu)徑(jing)：

1、理論設計：泵已有上百年(nian)的(de)歷史，理(li)論相對成熟。熔鹽泵的(de)設計有其特殊(shu)點，主要(yao)關注整體結構和(he)高溫、長軸、臨界(jie)轉數和(he)水力模型，軸徑向力、轉子(zi)動力學和(he)溫度梯度，零部件材質的(de)變化；

2、測試試驗：大量的試(shi)驗(yan)(yan)(yan)和(he)運(yun)行(xing)驗(yan)(yan)(yan)證、經驗(yan)(yan)(yan)反饋，是非常(chang)有必(bi)要的。熔鹽(yan)泵需(xu)要長軸(zhou)運(yun)轉(zhuan)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)、轉(zhuan)子剛性和(he)撓度測(ce)(ce)量、軸(zhou)承的實驗(yan)(yan)(yan)驗(yan)(yan)(yan)證，軸(zhou)徑向力(li)的測(ce)(ce)試(shi)，啟(qi)動和(he)停(ting)機(ji)特(te)性測(ce)(ce)試(shi)，變頻(pin)測(ce)(ce)試(shi)等；

3、數值模擬：應用(yong)較廣(guang)，設備的故障；數值(zhi)(zhi)模擬、計算(suan)分析的方法(fa)驗證與測試(shi)試(shi)驗必須相互結合，缺一不可。包括承壓、泵組結構穩定性(xing)、轉子動力(li)學、溫度梯度、水力(li)性(xing)能(neng)和(he)吸上性(xing)能(neng)的數值(zhi)(zhi)模擬等。

凱泉光熱熔鹽泵及相關業績

所(suo)有(you)的設備，無(wu)論是(shi)新產(chan)品還是(shi)成熟產(chan)品，質量和性能提升(sheng)都(dou)來(lai)源(yuan)于工(gong)程應用(yong)問題。光熱(re)、儲能以及(ji)物(wu)理(li)所(suo)的項目(mu)，目(mu)前(qian)就此(ci)類產(chan)品，凱泉的主要業(ye)績(ji)如(ru)下，另外有(you)一些國外廠家維修或缺陷消除的業(ye)績(ji)沒有(you)在此(ci)體現。

▌敦煌首(shou)航節能100MW太陽能塔(ta)式光(guang)熱發電(dian)示范項目熱鹽泵(beng)

▌敦煌首航節能(neng)100MWV太陽能(neng)塔式光熱發電示(shi)范項目冷鹽泵

▌國電投河南(nan)公司新疆(jiang)吐魯番鄯善七克臺100MW光熱發(fa)電項目熱鹽(yan)泵

▌國電投河南公(gong)司新(xin)疆吐魯番都(dou)善七克臺100MW光(guang)熱發電項目冷鹽泵

▌國投若羌10萬千瓦光熱發電項目冷鹽泵(beng)

▌安徽首礦大昌金屬材料有限公司10MW儲能工程技術改造項目(mu)

凱泉從2012年開始做核電熔鹽泵(beng)，上海應用(yong)物(wu)理所主導(dao)的釷(tu)基熔鹽堆國家戰略先導(dao)項(xiang)(xiang)目，主要熔鹽泵(beng)均為凱泉供應，項(xiang)(xiang)目采用(yong)的是鋰基鹽，溫度更高。

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

▲中科院上(shang)海應用物理研究所小流量熔(rong)鹽泵（650°C）

▲中(zhong)科院上海應用(yong)物理研究所特種熔(rong)鹽泵（700°C）

▲熔鹽(yan)實驗堆(dui)冷卻鹽(yan)循環泵（650°C）

▲熔鹽(yan)實(shi)驗堆(dui)燃料(liao)鹽(yan)循環泵（700°C）

從溫(wen)度上來講(jiang)，凱(kai)泉實(shi)際上是從700°C開始做的。如下圖所示，中(zhong)間是武威(wei)項目回(hui)路(lu)主泵，包括一回(hui)路(lu)和(he)二回(hui)路(lu)主泵。右側為泵的溫(wen)度梯度、結構、設備(bei)(bei)可靠運(yun)行的指標(biao)。因為武威(wei)釷(tu)基熔鹽是核反應堆，所以對設備(bei)(bei)的可靠性和(he)故障評(ping)價指標(biao)是非常極致的。

其他(ta)長軸及(ji)高溫泵示(shi)例如下圖，其中，中間為(wei)(wei)(wei)壓水堆安全(quan)殼的(de)二級泵，壓水堆換熱的(de)冷卻劑約(yue)為(wei)(wei)(wei)300°C以(yi)上，一回(hui)路的(de)標準壓力大約(yue)為(wei)(wei)(wei)17MPa左右，噴淋(lin)泵是壓水堆故障時安全(quan)介(jie)入的(de)設(she)備(bei)。快堆核電站，600MW鈉金(jin)屬池式(shi)冷卻快中子(zi)反(fan)應堆，其中最重要(yao)的(de)是立式(shi)長軸的(de)泵設(she)備(bei)，鈉冷塊堆的(de)介(jie)質密度與水相近。

凱泉研發團隊

凱泉(quan)團隊研發人員(yuan)約400名，其(qi)中，水力研究(jiu)專(zhuan)注約150余人，20名知名水泵專(zhuan)家、9名博士(shi)、5名享受(shou)政(zheng)府津貼的(de)專(zhuan)家、52名高(gao)級工程師、65名碩士(shi)。

團隊主要(yao)有研究中心、核電及重大(da)產(chan)品(pin)、建筑(zhu)市(shi)(shi)場、工(gong)況市(shi)(shi)場以及市(shi)(shi)政(zheng)市(shi)(shi)場五個部(bu)分，和(he)之(zhi)前(qian)提及的應(ying)用領(ling)域相對應(ying)，產(chan)品(pin)線(xian)齊備。

光(guang)(guang)熱(re)(re)設(she)計包含在核電及(ji)重(zhong)大產品內，光(guang)(guang)熱(re)(re)的冷泵、熱(re)(re)泵是源于核電的高(gao)溫(wen)(wen)熔鹽泵以及(ji)其他主泵，基于核電高(gao)溫(wen)(wen)熔鹽的技術和業績因(yin)素才介入光(guang)(guang)熱(re)(re)市場。

凱泉五個方面的技術研究/平臺設施

水(shui)力模型是凱泉的(de)核心技術，此(ci)外凱泉還(huan)關注失效及(ji)運行可靠性分析的(de)課題研究(jiu)，系統集成(cheng)產品的(de)創新，以核電為代表，包含光熱及(ji)其他領域的(de)重大工程裝備(bei)，設備(bei)相關的(de)數(shu)字化、故障監測及(ji)智能運維。

1、高精度多功能水泵水力模型實驗室

目前，凱泉(quan)高(gao)精度多功能(neng)水泵水力模(mo)型目的就是(shi)對水力模(mo)型做一個全(quan)面的評價，包括水力性能(neng)、汽蝕測(ce)試、振動、噪聲測(ce)量(liang)、壓力脈動、四現象(xiang)性能(neng)、力特性。

2、空化、空蝕可視化測試與高速攝像

與熔鹽吸入特(te)性、最低液位相關，涉(she)及空化、空蝕的研(yan)究和改進(jin)，包括液體的流致振動研(yan)究。

3、沖蝕、磨蝕研究裝置

涉及有水、沙(sha)和其他介質，去評估滑動軸承、水力(li)部件等失(shi)效、損傷以(yi)及像素度相關的問題(ti)。

4、FOS力特性測試、基礎載荷

水泵的(de)徑向力和軸向力是(shi)核(he)心指(zhi)標，之前(qian)依靠(kao)理論計算，實驗是(shi)很重(zhong)要的(de)方法，我們(men)在做(zuo)有(you)傳感器應變片，現在最先進的(de)是(shi)光(guang)圈測力。

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的參(can)數、間隙、支撐結(jie)構產生的故(gu)障做進(jin)一步的研究(jiu)、提升(sheng)和改進(jin)。

凱(kai)泉專注于(yu)泵(beng)及泵(beng)系統(tong)產(chan)品和服務，是(shi)一家集設(she)(she)計(ji)/生(sheng)產(chan)/銷(xiao)售泵(beng)、給水(shui)設(she)(she)備及泵(beng)用控制設(she)(she)備于(yu)一體的(de)大(da)型綜合(he)性泵(beng)業集團；旗下(xia)5家工(gong)業園、23家銷(xiao)售分公司；是(shi)中國泵(beng)行業頭(tou)部企(qi)業，產(chan)品服務于(yu)建筑(zhu)（包含熱(re)力及空(kong)調）、市政(zheng)、核電、火電、石(shi)油(you)化工(gong)、大(da)型水(shui)利等領域，尤(you)其在核電的(de)工(gong)程堆、實驗堆方面是(shi)國內設(she)(she)備制造、設(she)(she)計(ji)技術最(zui)先進的(de)。

以上(shang)(shang)便是我(wo)們公(gong)司的整(zheng)體情況(kuang)，總部在(zai)上(shang)(shang)海，石家莊、沈陽、浙江、合肥有五(wu)個(ge)基地(di)，光熱領域在(zai)上(shang)(shang)海總部。非(fei)常歡迎大家有機會(hui)到我(wo)們上(shang)(shang)海總部交流學習，謝(xie)謝(xie)大家！

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