核电厂通用机械设备之泵篇
核安全二级余热排出泵分析报告
４材料对比 ．
由于 余热 排 出泵输送 的介 质含放 射性 水 ，带 有辐
射，所以材料遵照Ｒ Ｃ— 标准中核２ Ｃ Ｍ 级泵规定，国内
余热排 出泵的材料 与国外余热 排出泵采用Ｒ Ｃ— 材 Ｃ Ｍ 料 ，但在 密 封环 的处 理 上不 相 同 ，具 体 见表 ２ 。国外 余热排 出泵采 用的是Ｒ ５ ，属 于一种 耐磨损 的高硫 Ｗ３０ 钢 ，相 当于 国内的 １ ｒ３ Ｓ Ｃ ｌＭｏ 材料 ，在 核 电中硫 元素 会对 工艺流 体造 成污染 ；国内采用 的是奥 氏体不 锈钢 Ｚ Ｃ ８ １ （ Ｃ Ｍ ３１ ２ Ｎ１ ０ Ｒ Ｃ— Ｍ３０ ）表面堆焊无钴铁基硬 质合金材料 ，在保证密封环耐磨性的同时提 高了过流部 件承受泵送介质的腐蚀能力。
国内泵
（ 工况３ ）
５．２ ４０
７－ ２３ ８
６２ ｌ
国内泵 曲线
国外泵曲线
ｈ
ｘ ＼ ＼
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（ ）国 外 泵 口环 结 构 ａ
（ ） 国 内 泵 口环 结 构 ｂ
议书》，根据该协议书和辽宁红沿河核电厂二期工程 ． 体 （ 仅在全部卸料后）。 余热排出泵技术规格书》，研￥ＴＨ ２ ０ ０ 余 １ Ｂ一 ５ —５０ Ｊ
热排 出泵 。
２ ）冷停堆过程中余热导出系统在反应堆冷却剂系
统 压力和温 度分别为２ ｂ ｒ（ ８ ａ 绝对 ） （ｂ ｒ ｌ ａ １ａ＝ ＯＰ ）和
求。
七 结语
通过燃烧 器改造 ，提高 了锅炉稳燃能 力及对煤种适
核电机组核岛辅助系统泵类设备安装探讨
核电机组核岛辅助系统泵类设备安装探讨摘要：泵类设备是核岛辅助系统中的重要设备，分布在核岛及常规岛厂房的各个区域及系统中，具有数量大、种类多、分布广泛、安装工艺复杂、质量要求高、安装问题多等特点。
本文使用理论联系实际的方法，研究泵类设备的分布分类、泵类设备的安装，以组织管理核电现场泵类设备的安装，为相同或相似核电机组核岛辅助设备泵类设备的安装提供依据和参考。
关键字：核岛辅助设备；泵；安装；质量问题引言核岛辅助系统泵类设备作为动力源，源源不断地给核电厂各个系统动能、势能和热能，对核电系统的运行起着关键性的作用。
本文紧密结合核电现场安装布置的各类泵，从泵的分类分布、泵的安装、泵的维护保养、泵安装运行问题及应对措施等对核岛辅助系统泵类设备安装相关问题进行研究，对重要的泵类设备进行介绍，提供了核岛辅助系统泵类设备较为全面系统的论述，得到核岛辅助系统泵类设备安装及管理的经验总结。
1.核岛辅助系统泵的分布以CRP1000核电机组为例，核岛辅助系统（两台机组）约有泵类设备230台，广泛分布在核岛厂房（RX、KX、NX等）、常规岛厂房（MX）及泵房（PX）、及其他辅助厂房（QA、QB等）。
这些泵涉及25个系统，既有单机组的系统，也有两台机组共用的系统。
按照核岛辅助系统泵的厂房和系统分布情况，可以明显地看到泵的安装位置，每个子系统所包含泵的台数及功能位置码，方便了泵的安装、调试、维护以及系统的移交管理。
分布情况如下表：表1核岛辅助设备泵类设备分布情况表2.核岛辅助设备泵类设备的分类2.1叶片泵利用旋转的叶片和液体相互作用来输送液体。
根据液体流出叶片时方向的不同，可以将叶片泵分为离心泵、混流泵、轴流泵、漩涡泵。
离心泵：液体沿垂直泵轴的方向流出叶轮。
离心泵按照结构（轴的位置）又可以分为卧室泵及立式泵。
混流泵：液体流出叶轮时的方向与泵轴成一定的夹角，即液体的流动方向相对泵轴而言既有径向速度，也有轴向速度。
轴流泵：液体沿泵轴的方向流出叶轮，即叶轮沿泵轴的方向将液体进行提升。
核电站中的主泵系统作用与原理
核电站中的主泵系统作用与原理核电站是一种利用核反应产生热能，进而转化为电能的设施。
而核反应所产生的热能需要通过主泵系统来进行有效的传输和利用。
本文将介绍核电站中主泵系统的作用和原理。
一、主泵系统的作用主泵系统在核电站中起着至关重要的作用，主要包括以下几个方面：1. 提供冷却剂流动：核电站中的核反应需要大量的冷却剂来稳定温度，并将产生的热能传输出去。
主泵系统通过提供足够的冷却剂流动，确保核反应的稳定运行，并防止核反应堆超温。
2. 保持系统压力：主泵系统通过控制冷却剂的流动速度和压力，保持核反应堆内部的稳定压力。
这有助于维持核反应的持续进行，并确保核反应堆的安全性。
3. 供应动力设备：主泵系统不仅需提供核反应所需的冷却剂流动，同时也为核电站的其他设备提供动力。
例如，主泵系统可以为涡轮发电机提供动力，使其能够将核反应所产生的热能转化为电能。
4. 保障系统的稳定性：主泵系统在核电站中也起到维持系统稳定运行的作用。
通过控制和调节冷却剂的流动速度和压力，主泵系统能够稳定供应充足的冷却剂，确保核反应的平稳进行，减少系统故障和波动。
二、主泵系统的原理主泵系统是核电站中的核心组成部分，其工作原理主要包括以下几个方面：1. 冷却剂循环：主泵系统将冷却剂从反应堆中抽出，经过冷却器降温后再重新注入反应堆。
这种循环流动不仅有助于稳定冷却剂温度，还能将产生的热能传递给冷却剂。
2. 泵驱动：主泵系统通常由多个泵组成，为确保连续供应冷却剂，每个泵都需要有稳定的驱动力。
核电站中常采用电动泵作为主泵系统，通过电力驱动泵的运转，从而进行冷却剂的流动。
3. 压力控制：为确保核反应堆的安全性，主泵系统需要保持恰当的压力。
通过控制泵的流量和阀门的开闭来调节压力，确保核反应堆内的压力维持在安全范围内。
4. 自动保护：为应对突发情况，主泵系统还需要具备自动保护机制。
一旦发生异常情况，如压力过高或温度异常升高，主泵系统将会立即采取相应的措施，如停泵或调整泵的运行参数，确保核电站的安全运行。
核电站用凝结水泵的设计验证及国产化
近 １ ，连 山区政府收到 中国通用机械 工业协会 ３
结水泵的插入深度通常在８ ０ ～１ｍ，由于泵轴较长 ，叶轮距驱动端距离较 远 ，产生的挠 度较 大 ，极易造成运转 中导 流壳滑动轴套处 及叶轮 Ｉ环处 ： １ 发生磨损 ，产生较大的振 动和噪 声，这将严 重影 响泵 的使 用寿 命。
图１ 常见凝结水泵结构
Ｇ； 通 用 胡 麓 Ｍ ｗ ｗｅ ． ｍ ０２Ｐ第９ ｗ ．明Ｘ ｏ ２１￣ ｃ 期
研发到样机试制、试验验证 ，结果表明该泵的国产化 取得 成功 。
＝、凝结水泵常见结构及参数指标
（）凝结水泵参数 其参数指标见表１ １ 。
表１ 参数指标
流量／（ 泵允许汽蚀余量 效率 振动 ｎ／） 扬程／ ｌｈ ３ ｍ 噪声／ Ｂ ｄ 温升／ ℃ ／ ｍ （ ／（ ｓ ％） ｍｍ／）
０６ ％，达 ￣ ＧＢ Ｔ１０ ７ １９ 离心泵效 率） ．８ ］ ／ ３ ０ － ９ １《 ）Ａ线水
天然气工业用离心泵［］ 中国兵器工业企业管理协 ｓ．
会 ，译． 北京 ：兵器工业 出版社 ，２０ ． ０３ ＧＭ （ 收稿 １ ： ０２ ６１） ３ 期 ２ １／ ／ ０ ０
“ 中国泵业基地＂锁定葫芦岛打渔山
［］沈阳水泵研究所． ３ 叶片泵设计手册【 ． Ｍ】北京 ：机 械工
六、结论
根据试验结果 ，可以得出 ：
业出版社 ，１７ ． ９９
［ 美国石油学会 ． Ｐ６０ ２０第９ 石油、重化 学和 ４ 】 Ａ Ｉ１－ ０ ３ 版
浅析核电主泵的发展以及各代主泵的特点
浅析核电主泵的发展以及各代主泵的特点摘要：本文简要介绍了核电站主泵的发展以及各代主泵的优缺点，包括新型三代核电屏蔽式主泵的主要特点。
关键词：核电主泵屏蔽引言从1954年前苏联成功建成世界第一座5兆瓦的实验性核电站到现在100万千瓦的先进压水堆核电站，民用核电站已经发展了三代。
虽然其设计理念和电站结构都有很大的改动，但作为核电站心脏的主泵，其核心设备的地位一直未曾动摇。
1.二代主泵的特点一代核电站为实验堆，本文暂且不论。
在商用核电站中，从二代到二代加的核电站机组，都是采用带轴封的单级离心主泵。
以秦山二期100D主泵为例，该主泵从西班牙ENSA采购，是一台立式带飞轮的单级离心泵。
该主泵的轴封采用串联的三级密封，第一层密封为可控液膜密封，第二层为压力平衡摩擦端面型密封，第三层为机械摩擦端面双效应型密封。
该主泵的主要优点是效率高，但同时，其缺点也是显而易见的。
首先，核岛内必须多增两套管路，一套轴封注水/冷却水管路和一套轴封泄露水回收管路，他们的泄露或失效都会导致核岛内核泄漏。
轴封水温度检测、压力检测、液位检测和流量检测系统都是为了轴封专设的监测单元，增加了系统复杂性和操控难度。
其次，不论采用多先进的轴封，其固有的特性决定了存在轴封失效的可能，一旦失效，将会对主泵乃至整个核电站造成严重的影响。
即使只考虑正常的损耗，在核电站整个寿期内也需要多次更换，不利于核电站的长期稳定运行。
而且，由于主泵位于核岛内，处于高辐射区，维修人员每次维修所接受到的放射剂量也是一个不容忽视的问题。
2.三代主泵的特点上世纪80年代的前苏联切尔诺贝利和美国三里岛核泄漏事故发生后，大众越来越关注核电站防止核泄漏以及电站安全运行的能力。
在核电技术沉寂了近40年后，美国西屋公司研发出了新一代的核电技术--AP1000核电技术。
AP1000核电站采用非能动技术，即其安全系统完全不依赖外部能量，能够利用自然界的能量如势能、气体膨胀和密度差引起的对流、冷凝和蒸发来完成安全功能的技术。
泵与风机简介
通过工作室 容积周期性变化 而实现输送流体 的泵与风机。 根据机械运 动方式的不同还 可分为往复式和 回转式。 1、往复式
活与风机（又称定排量式） 2、回转式
双螺杆泵
齿轮泵
二、工作原理
（二）容积式泵与风机（又称定排量式） 2、回转式
双螺杆泵
萝次风机
二、工作原理
H HT-qVT q HT-qVT
H-qVT
hs hf+hj
径向式
H-qV
qVd
qV
2）H-qV曲线 HT=KHT ，H=HT-hw ，qVT-q =qV
二、功率与流量性能曲线（Psh-qV ）
Psh Ph Pm，且Pm与流量无关 2 Ph gqVT H T / 1000 gqVT K ( A BqVT ) / 1000 A qVT BqVT
一般工业：厂房、车间空调、原子防护设备通风； 航空航天：动力系统正常工作的维持。
2、定量分析：耗电约占全国总用电量30%~40%。
二、泵与风机在（火）电厂中的地位
锅炉系统 液压泵 一次风机 汽轮机系统
排粉机 送风机
凝结水泵 工业水泵 射水泵 循环水泵 疏水泵
升压泵 引风机 锅炉给水泵
冲灰水泵
灰渣泵 补给水泵 生水泵
振。
3、影响泵的运行性能。断裂工况（汽泡堵塞流道）；潜 伏性汽蚀（易被忽视）。
五、泵与风机性能曲线的比较
（一）离心式泵与风机性能曲线的比较 3、 -qV 性能曲线的比较 前向式叶轮的效率较低，但在 额定流量附近，效率下降较慢；后 向式叶轮的效率较高，但高效区较 窄；而径向式叶轮的效率居中。 因此，为了提高效率，泵几乎不采用前向式叶轮，而采 用后向式叶轮。即使对于风机，也趋向于采用效率较高的后 向式叶轮。
CPRl000压水堆核电站电动辅助给水泵
参考文献
［ 王亮． １ 】 超临界６０ ０ＭＷ机组低加 疏水泵的改造 ［． Ｊ 热力 ］ 发电 ，２１ ９ ０ １（）． ［ 杨诗成 ． ２ 】 泵与风机【 ． 版． Ｍ】２ 北京 ：中国电力出版社 ， ２０． ０２ ＧＭ （ 收稿 日 ： ０２ ３ ０ 期 ２ １／ ／ ） ０１
１７ ． ８
１４ ． ８
１ ０ ．７ ８
１ ４ ．５ ９
＋．６ １ ８ ０ ７
＋ ． ５８ １３ ５
优 化后 ，低 加疏 水 泵在各 种负 荷下 有效汽 蚀 余量 Ｐ ＞ 必需 汽蚀余量ⅣＰ ，因此低加 疏水泵 可连续 运行 ，未再 出现严重汽 蚀现象 ，振动 明显减小 。
等组成 。转子部 件的设计主要是针对转 子的临界转速作
为设计约束的，以提高转子刚性为设计 目 ， 标 尽量缩短 两个轴承之间的跨距，提高第一临界转速 ，最终第一临
界转速达到５８０ ｍｎ ３ｒ ｉ，泵的额 定转速为２ ５ｒ ｎ ／ ０／ ，第 ９ ｍｉ
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两端轴承体和泵盖一起可抽出。使用机械密封，带中间
（ 下转第８页 ） ８
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Ｈ 标准，设计计算科学准确。制造采用激光快速成 ＡＤ
问题。
（ ）提 高入 口 柱高 度 通过 调整 低压加 热器进 ２ 液 汽量 ，始终 将低 压加 热器保持在较高水位 ，从而提高泵
核主泵概述
特点：输送高温、高压、带强放射性 的水 要求：排量大、扬程低、中等比转数 核动力舰船用主泵的排量>900t/h 核电站用主泵的排量: 24000 t/h 主泵扬程: 30~120 m 安全可靠性 便于维修、辅助系统简单 足够的转动惯量 泄漏应尽量少 图2-3 泵壳可承受较高压力 的反应堆冷却剂泵
沸水反应堆冷却剂泵
之一
图2-4 沸水反应堆冷却剂泵 （驱动水泵）
之二
图2-5 沸水反应堆 带轴封的插入式泵
图2-6 沸水反应堆 反应堆冷却剂泵
图2-7 液态金属冷却反应堆冷却剂泵
• 由密封形式，主泵分为屏蔽泵、轴
封泵
屏蔽泵：零泄漏，但成本高，效率低
轴封泵：初始投资低、易制造、效率高、
第一节 反应堆冷却剂泵概述
反应堆冷却剂泵—主泵
主泵的功能：使冷却剂循环，带走核反
应产生的热量 主泵的结构形式取决于：装置线图、反 应堆类型、工质的物性参数等 根据反应堆类型，主泵分为：压水堆冷 却剂泵、沸水堆冷却剂泵、液态金属冷 却剂泵、重水堆冷却剂泵等
压水堆及重水堆冷却剂泵
图2-1 增压水反应堆冷却剂泵 图2-2 直联式反应堆冷却剂泵
易维修（多用于核电站）
日本“陆奥”号核商船的主冷却剂泵-屏蔽 泵
图2-8
美核潜艇 Nautilus号 的主泵屏蔽泵
图2-9
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核电厂通用机械设备之泵篇
一泵的概述
泵是将原动机的机械能转换成液体的压力能和动能从而实现流体定向运输的动力设备。
泵在现代核电长的运行过程中，占有相当重要的位置，它是核电厂中应用较多的动力机械设备。
在核电厂一、二回路及其核辅助系统和非核辅助系统中，只要有液体输送的地方，就离不开泵，泵所输送的液体有水、化学溶液、药剂、油类以及液态金属等。
如反应堆冷却剂回路的主泵、蒸汽回路中的主给水泵、凝结水泵、循环冷却水系统的循环冷却泵以及核与非核辅助系统的高、低压安注泵、上充泵、安全喷淋泵、辅助给水泵、设备冷却水、废液输送泵、核岛重要生水泵、常规岛冷却水泵、分离段疏水泵、辅助冷却水泵、主油泵、润滑油泵、生活上水泵等等。
核电厂二回路如图一所示。
图一：核电厂二回路示意图
二核电站最常用泵的分类
与其他工业用泵一样，核电站最常用的泵按工作原理分类有叶片泵、容积泵和其它类型的泵，分述如下：
1.叶片泵：
（1）离心泵：液体流出叶轮的方向与主轴垂直，或装有离心式叶轮的泵。
①单极离心泵：单吸式离心泵；双吸式离心泵
②多级离心泵
在田湾核电站中，这类多级泵有安全壳喷淋泵（低压安注泵，余热排除泵）、高压安注泵、大流量上充泵（转子芯包如图二所示）、主给水泵、辅助给水泵、凝结水泵以及蒸汽发生器排污泵等等。
图二：大流量上充泵的多级转子芯包
（2）轴流泵（固定叶片；可调叶片）：液体流出叶轮的方向与主轴平行，或装有轴流式叶轮的泵。
（3）混流泵（蜗壳式；导叶式）：液体流出叶轮的方向与主轴不垂直也不平行，或装混流式叶轮的泵。
可作为大容量机组的循环水泵。
（4）旋涡泵：是一种特殊类型的离心泵，叶轮是一个圆盘，四周铣有凹槽的叶片成辐射状排列。
（5）屏蔽泵（离心泵的一种）：在压水堆的冷却剂主循环泵即为屏蔽泵。
2.容积泵
（1）往复泵：活塞泵、隔膜泵、软管泵等
（2）回转泵：齿轮泵、滑片泵、螺杆泵等
3.其它类型的泵
（1）喷射泵
（2）真空泵
三泵的主要部件
下面以最常见的离心泵为例介绍泵的主要部件。
离心泵的主要部件有叶轮、吸入室、压出室、导叶、密封装置和泵轴等。
可在图三中找到相应的主要部件。
图三：三级离心泵结构图（蒸发器排污泵）
1—锥管2—泵壳3—键4—导流件5—叶轮6—叶轮贝帽7—泵盖8—锁紧垫片9—键10—密封垫12—密封压盖14—轴套15—轴承室端盖16—轴承18—轴19—卡圈20—定位环25—锁紧垫片26—轴承室端盖27—油封28—定位环29—键30—螺母31—定位环32—轴承33—轴承壳34—支腿35—O形圈36—密封垫46—导流件47—键48—导流件49—围筒50—压盖51—轴套
1.叶轮
叶轮的功能是将泵从原动机（马达、蒸汽轮机等）得到的动能传给被输送的流体。
叶轮的布置和形状决定了叶轮的流体通道。
2. 吸入室
吸入室广泛指泵进口（吸入口）到叶轮进口前的一段流道（空间）。
吸入室的功用是以较小的能量损失均匀地把液体从吸入管引入叶轮。
3.压出室
压出室是指叶轮出口处与出水管接法兰之间的部分空间称为压出室或压水室。
4.导叶
多级泵的液体是从前一级叶轮流入次级叶轮的，两级之间必须装导叶。
导叶的作用是汇集前一级叶轮流出的液体，并在损失最小的条件下引入次级叶轮的进口或压出室，同时在导叶内把部分动能转化为压力能。
5.轴端密封
在泵轴伸出泵壳处装有轴密封装置，用来减少或限制带压液体流出泵外和防止空气进入泵内。
离心泵常用的轴密封装置有填料密封和机械密封。
四核电厂常用泵的介绍
1.往复泵
往复泵包括活塞泵和柱塞泵。
它适于输送流量较小、压力较高的介质。
如低粘度、高粘度、腐蚀性、易燃、易爆、剧毒和放射性等各种液体。
特别是当流量小于100m3/h、排出压力大于10MPa时，更加显示它有较高的效率和良好的运行性能。
理论上，往复泵的流量和排出压力无关，因此，使用往复式计量泵可以精确地、可调
节地输送各种介质。
田湾核电站中使用隔膜式往复泵和隔膜式计量泵作物料配送，实现连续、精确输送操作、自动控制，对电站的可靠运行奠定了较好的基础。
小流量容积和硼酸控制泵由安装在公共底座上的泵、电动机和减速装置组成。
泵的减速齿轮轴有带有橡胶衬套螺栓的联轴器相互连接。
两个联轴器装在一个封闭的壳体内。
泵为卧式三柱塞、曲柄连杆型泵。
泵由电动机通过减速箱驱动，通过连杆机构将转动转换成活塞和导杆的往复运动，导杆的运动传给柱塞（活塞）。
正如图四所示，当反向运动时，活塞推动液体使进流阀门开启，液体从吸入管进入工作室。
当活塞向前运动时，活塞使进流阀关闭，液体通过排流阀重新进入压力室。
小流量容积和硼酸控制泵用来给主回路补水并将硼溶液或“纯净”的冷凝水输送入主回路系统。
电动机驱动的小流量容积和硼酸控制泵可以调节泵的速度，因此泵的流量可以在20%～100%额定流量范围内变化。
图四小流量容积和硼酸控制泵
2.轴流泵
轴流泵的特点是流量大，扬程低。
按照轴的安装位置可将轴流泵分为立式、卧式和斜式三种。
立式轴流泵占地面积小，叶轮淹没在水中，无须灌水，可省去真空引水设备，起动方便。
按水位变化情况，可考虑在电动机和泵之间，通过适当长度的轴连接，使电动机位于较高的位置，不致被水淹没。
大多数轴流泵（或混流泵）都采用立式结构，大型轴流泵更是如此。
田湾核电海水循环泵如图五所示，图六为秦山核电一期凝结水泵泵体。
一般情况，小型轴流泵（叶轮直径250mm以下）的叶片和轮毂铸成一体，叶片角度是不能改变的，这种轴流泵称为固定叶片式轴流泵，如图五所示。
中型轴流泵（300mm以上）一般采用半调式叶轮结构,即叶片靠螺母和定位销钉就可转动叶片,改变叶片角度,再借助螺母和定位销使之固定,这种调节叶片,可适应更广的性能范围。
图五田湾核电海水循环泵图六秦山一期凝结水泵泵轴3.软管泵
软管泵的泵壳内装有一个增强复合材料制成的软管，两端各用法兰联结。
法兰接到工作系统的吸入管道和排出管道上在泵壳内部转子装在带两个轴承的轴上，并装有两个相对设置的轴线对称的压头。
当转子旋转时，软管整体受压头挤压，软管中的物料即被推向前进。
泵的前端面是一个可拆卸的盖，盖上有观察窗口和液位指示器。
泵的壳体内充有专用合成润滑液，灌注到约一半的高度。
该润滑液兼起冷却剂作用。
专利产品的软管由内部增强的层压橡胶制成，这种结构保证压挤力均匀地分布在软管宽度方向上。
软管通常使用的材料有用尼龙线增强的天然橡胶、丁腈橡胶和乙丙橡胶。
图七田湾核电酸碱泵房的软管泵
●软管泵特别适用于如下对象和环境：腐蚀性物品；磨蚀性物品；易碎性物品；高密度物质；有爆炸危险环境；粘性物品；真空环境。
●真空度达95%（5kPa）的条件下仍可吸入运行。
●可以反转。
●更换软管时不需将泵拆卸。
●易于清洗:液体通道光滑,不设阀门、腔体或压盖。
五泵常见故障及处理方法
核电厂90%以上的泵为离心泵，这里就以离心泵为例将泵常见机械故障及处理方法列于下表一，以供学习时参考。
对实际泵的运行故障分析及处理应遵照核电厂运行和维修规程进行。
表一泵常见故障及处理方法。