CN101943170B

CN101943170B - 用于核电站的海水循环水泵

Info

Publication number: CN101943170B
Application number: CN2010102991706A
Authority: CN
Inventors: 陆金琪
Original assignee: Shanghai Apollo Machinery Co Ltd
Current assignee: Shanghai Apollo Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: CN101943170A

Abstract

本发明公开了一种用于核电站的海水循环水泵，包括蜗壳、泵坑、上、下预埋件、分水角、叶轮、泵轴、泵盖、轴承支架、轴承、机械密封装置、齿轮箱及电机。蜗壳和泵坑为混凝土整体浇注，泵坑为分层浇注，泵坑的顶面为电机层面，该电机层面的下方为齿轮箱层面，该层面与减速箱室的底部处在同一水平面上，在泵坑的侧壁上开设一连通到齿轮箱层面的检修出入口；分水角与上、下预埋件连接成一体后被浇注在泵坑中；叶轮通过端面法兰连接在泵轴的下端；该叶轮的上下两端分别安装上、下密封环；泵盖固定在上预埋件上；轴承支架固定在泵盖的上端面上，该轴承支架的上端连接一齿轮箱支架。齿轮箱安装在齿轮箱支架上，齿轮箱与电机通过齿形联轴器连接。

Description

用于核电站的海水循环水泵

技术领域

本发明涉及一种泵，具体涉及一种用于核电站的海水循环水泵。

背景技术

核电站利用循环泵提取海水并输入凝汽器，将汽轮机排出的蒸汽冷却凝结为水，将凝汽的热量排入海水中。一般核电站每台机组通常配备两台循环水泵同时工作。现有的循环泵在水质条件、水量、水流速、水压、设备荷载、腔室断面等各方面条件变化时，不具有很好的耐磨性、耐久性，并且自身强度不足。

鉴于上述原因，本申请人研制了一种“用于核电站的混凝土蜗壳海水循环泵”，并已申请了专利(申请号为200710044520.2)，该循环水泵虽然在水质条件、水量、水流速、水压、设备荷载、腔室断面等各方面条件变化时，具有较好的耐磨性、耐久性及足够的自身强度。但是该结构的循环水泵还存在以下缺陷：

1.混凝土泵坑只有一个层面不设检修层，因此不便于检修人员下到循环水泵内进行检修；

2.混凝土蜗壳的隔舌处的分水角不与上、下预埋件连接，而是单独埋设，这给现场安装带来不便；

3.轴承支架是与位于轴承上部的齿轮箱的底座连接，使得检修空间狭小，不便于循环水泵的维护；

4.泵轴与叶轮的连接方式是通过键和键槽过盈配合，不利于拆装；

5.上、下预埋件及泵盖均采用高镍铸铁制造，高镍铸铁的缺陷为不易铸造且不便于修补。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于核电站的海水循环水泵，它的效率高，汽蚀性能优良，运行稳定可靠。

实现上述目的的技术方案是：一种用于核电站的海水循环水泵，为一个单级单吸立式混流泵，所述循环水泵包括蜗壳、泵坑、上、下预埋件、分水角、叶轮、泵轴、泵盖、轴承支架、轴承、机械密封装置、齿轮箱及电机，所述蜗壳和泵坑由耐海水的钢筋混凝土整体浇注而成，所述泵坑位于所述蜗壳之上并设有连通所述蜗壳的轴承室和减速箱室，所述上预埋件位于所述蜗壳的顶部，所述下预埋件位于所述泵吸入口的上部，所述分水角位于上、下预埋件之间、蜗壳的隔舌处，所述齿轮箱位于所述减速箱室中，所述电机固定在所述泵坑的顶面，所述齿轮箱分别与所述电机的输出轴下端及所述泵轴的上端连接。其中：

所述泵坑是分多层面浇注的，泵坑的顶面为电机层面，该电机层面的下方为齿轮箱层面，该齿轮箱层面与所述减速箱室的底部处在同一水平面上，所述泵坑的轴承室的侧壁上开设一连通到所述齿轮箱层面的检修出入口；

所述分水角的上、下两端分别与所述上、下预埋件连接，并且所述分水角与所述上、下预埋件一起被浇注在所述泵坑中；

所述叶轮位于所述蜗壳中并通过端面法兰连接在所述泵轴的下端；该叶轮上设有平衡孔并且叶轮的上下两端分别安装上、下密封环；

所述泵盖套在所述泵轴上并固定在所述上预埋件上；

所述轴承支架固定在所述泵盖的上端面，该轴承支架的上端连接一齿轮箱支架；

所述轴承包括分别安装在所述轴承支架上的径向轴承和安装在所述齿轮箱底部的组合轴承。

上述的用于核电站的海水循环水泵，其中，所述上、下预埋件、分水角、叶轮及泵盖均由双相不锈钢整体铸造。

上述的用于核电站的海水循环水泵，其中，所述机械密封装置位于所述泵盖的上方并套在所述泵轴上，该机械密封装置及所述泵盖与所述泵轴之间还设置有轴套，该轴套的下端通过螺钉与所述叶轮连接。

上述的用于核电站的海水循环水泵，其中，所述机械密封装置包括主轴密封和气囊密封，所述主轴密封由瓣状密封元件构成；所述气囊密封包括两个充气胶囊，该两个充气胶囊与所述轴套配合并沿泵轴的轴向排列。

上述的用于核电站的海水循环水泵，其中，所述的机械密封装置与所述轴套之间构成的密封腔内灌注有淡水。

上述的用于核电站的海水循环水泵，其中，所述下预埋件上安装有与所述叶轮上的下密封环匹配的蜗壳密封环；所述泵盖的外缘安装有与所述叶轮的上密封环匹配的泵盖密封环。

上述的用于核电站的海水循环水泵，其中，所述组合轴承为循环润滑轴承，该组合轴承由上导向轴承和推力轴承共同组成，所述径向轴承为水冷却浸油自润滑轴承。

上述的用于核电站的海水循环水泵，其中，所述齿轮箱为立式行星齿轮减速箱，该齿轮箱安装在所述齿轮箱支架的上部，该齿轮箱与所述电机之间采用鼓形齿联轴节连接，该齿轮箱与所述泵轴之间采用刚性联接。

上述的用于核电站的海水循环水泵，其中，所述电机与所述鼓形齿联轴节之间还设有一剖分式安全防护罩。

上述的用于核电站的海水循环水泵，其中，所述泵盖的上端面上还安装一排污泵。

本发明的用于核电站的海水循环水泵的技术方案，在水质条件、水量、水流速、水压、设备荷载、腔室断面等各方面条件变化时，具有较好的耐磨性、耐久性及足够的自身强度。本发明的用于核电站的海水循环水泵与现有技术相比具有以下优点：

1.混凝土泵坑设置了一个与减速箱室的底部处在同一水平面的齿轮箱层面，并在泵坑的侧壁上开设一连通到齿轮箱层面的检修出入口，因此便于检修人员下到循环水泵内进行检修；

2.将混凝土蜗壳隔舌处的分水角与上、下预埋件连接成一整体，再一起浇注在泵坑上，因而方便了现场施工及安装；

3.轴承支架是固定在位于轴承下部的泵盖的上端面，因而腾出了检修空间，方便了检修人员对循环水泵的维护；

4.泵轴与叶轮的连接方式是通过端面法兰连接，便于两者的拆装；

5.上、下预埋件、分水角、叶轮及泵盖均采用双相不锈钢整体铸造，双相不锈钢相比高镍铸铁的可铸造性能更好并且便于修补。

上述的优点提高了循环泵的工作可靠性，保证了发电机正常运行并且效果显著。

附图说明

图1为本发明的用于核电站的海水循环水泵的结构示意图。

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明：

请参阅图1，本发明的用于核电站的海水循环水泵，为一个单级单吸立式混流泵，该循环水泵包括蜗壳11、泵坑1、上、下预埋件2、3、分水角4、叶轮5、泵轴6、泵盖7、轴承支架8、机械密封装置、轴承、齿轮箱18及电机19。

泵坑1和蜗壳11由耐海水的钢筋混凝土整体浇注而成。蜗壳11的下端开设有泵入口10。泵坑1设有依次位于蜗壳11之上并相互连通的轴承室12和减速箱室13。

泵坑1是分多层面浇注的，它的顶面为电机层面14，该电机层面14的下方浇注一台阶形的齿轮箱层面15，该齿轮箱层面15与减速箱室13的底部处在同一水平面上，泵坑1的侧壁上开设一连通到齿轮箱层面15的检修出入口16，通过该检修出入口16检修人员可以方便地进入泵坑1内。在泵坑1的内侧壁上还可以设有多级台阶。

上、下预埋件2、3由双相不锈钢整体铸造。上预埋件2位于蜗壳11的顶部；下预埋件3位于泵吸入口10的上部；分水角4由双相不锈钢整体铸造，它位于蜗壳11的隔舌处，用于分开泵的入口与出口部分；分水角4的上、下两端分别与上、下预埋件2、3连接成一整体，并且分水角4与上、下预埋件2、3一起被浇注在泵坑1中；下预埋件3的内缘安装一蜗壳密封环30。

叶轮5位于蜗壳11中并通过端面法兰连接在泵轴6的下端；该叶轮5为双相不锈钢整体铸造，它为混流型，外表面加工，流道手工打磨；叶轮5上设有平衡孔，能有效的降低作用于推力轴承上的向下的推力；叶轮5的上下两端分别安装可以更换的上、下密封环51、52，能提高叶轮5的使用寿命；下密封环52的外缘与蜗壳密封环30的内孔匹配；

泵轴6的材料为45A锻件，具有足够的刚度和强度。

泵盖7用来承受循环水泵运行过程中的机械和水力载荷，泵盖7套在泵轴6上并固定在上预埋件2上；泵盖7的外缘安装有与叶轮5上的上密封环51的内孔匹配的泵盖密封环70。

机械密封装置位于泵盖7的内孔上方并套在泵轴6上。该机械密封装置及泵盖7与泵轴6之间还设置有轴套60，该轴套60的下部通过螺钉与叶轮5固定连接；轴套60用来避免泵轴6直接与海水相接触，连接部分用O型圈密封，以防止海水泄漏到泵轴6上。机械密封装置包括主轴密封71和气囊密封72，其中，主轴密封71由瓣状密封元件构成，气囊密封72包括两个充气胶囊，该两个充气胶囊与轴套60配合并沿泵轴6的轴向排列；为确保机组运行更为安全，在停泵时采用两道气囊密封，可防止海水灌注；机械密封装置与轴套60之间构成的密封腔内灌注有淡水。

泵盖7不仅用来承受循环水泵运行过程中的机械和水力载荷，还为主轴密封71和泵盖密封环70提供支撑。

泵盖7的上端面上还安装一排污泵17。

轴承支架8固定在泵盖7的上端面，该轴承支架8连接一齿轮箱支架9。

轴承位于轴承室12中。轴承包括分别安装在轴承支架8上的径向轴承81和安装在齿轮箱9底部的组合轴承82。其中，径向轴承81为水冷却浸油自润滑轴承，该轴承运转表面为锡基轴承合金，整圆为分块式可倾瓦块，它们能根据负载自动的调整倾角；润滑油通过泵轴6的旋转，由其下部的径向小孔吸入，当润滑油满后从瓦块顶部溢流出，并流经油-水冷却器进行冷却，至此完成了润滑油的内循环。

组合轴承82为循环润滑轴承，该组合轴承82由上导向轴承和推力轴承共同组成；上导向轴承的可倾瓦块与径向轴承81可倾瓦块可互换；推力瓦用以承受整个泵系所产生的轴向推力：推力瓦块表面为锡基轴承合金，推力瓦块为圆形瓦，并支撑在碟形弹簧上，其受力后碟形弹簧会产生位移变化；该结构具有受载均匀、缓冲吸振能力强的优点。润滑油通常通过导瓦座底部进油门通入低压油，从支承板底部流入油室内侧，润滑推力瓦和导向瓦之后从导瓦座顶部排油口流出至油箱。

齿轮箱支架9用来支撑齿轮箱18、组合轴承82以及泵轴6。齿轮箱支架9由定位销、螺栓与轴承支架8、齿轮箱18连接，结合部分具有很强的抗拉与抗剪能力。

齿轮箱18位于减速箱室13中。齿轮箱18为立式行星齿轮减速箱，该齿轮箱18安装在齿轮箱支架9的上部，该齿轮箱18与泵轴6之间采用刚性联接。

该立式行星齿轮箱通过鼓形齿联轴节将电机19的动力和运动传递给齿轮箱18的太阳轮，太阳轮驱动四个对称布置的行星齿轮，内齿圈固定，输出动力靠转架带动刚性联接套，通过刚性联接，带动循环水泵的泵轴6转动。行星齿轮为整体式双斜齿，行星齿轮与内齿轮都可以浮动(双浮动)。太阳轮、行星轮均采用优质低碳合金钢，渗碳淬火、磨齿修形，内齿轮采用调质、磨齿、氮化。四个行星齿轮在转架内，依靠滑动轴承支撑，行星轴安装在转架上，行星轴的中部外径上涂敷了一层巴氏合金，行星轮在行星轴的巴氏合金部位转动。分体式左右旋内齿轮，其外齿轮又与一个薄壁内齿轮啮合，形成了较为理想的浮动均载机构。

该齿轮箱18的底部装有一定容量的润滑油，它是整个循环水泵润滑油系统(CGR)的大油箱。

齿轮箱18的密封与轴瓦的密封结合在一起，采用插入式静止的长套筒隔离结构，长套筒始终高于齿轮箱的内部油面，解决了立式齿轮箱漏油的难题。

行星齿轮箱的带有径向带单面推力的径向推力组合轴承81，它除了承受齿轮箱18和水泵的径向力外，还承受齿轮箱18的转动部件的自重、水泵转子的自重以及水泵工作时所产生的推力。在循环水泵机组正常工作时，是按工作转向转动，其工作时所产生的轴向力是向下的，该轴向力由组合轴承81承担。停机时，循环水泵会发生反转情况，但其总的轴向力仍是向下的。

电机19为大型立式鼠笼异步电动机，它通过电机支架190安装在泵坑1的顶面上并通过鼓形齿联轴节与齿轮箱18连接。

电机19与鼓形齿联轴节还设有一剖分式安全防护罩，便于拆卸，便于安装调试。

电机19的安装型式为IM4011，其机壳和端盖由碳钢制成，其附件及出线盒满足IP555要求。定、转子铁心均采用优质硅钢板叠压而成，外压装结构，电机具有安装维护方便的优点。定子绕组采用真空压力无溶剂漆浸渍处理，绕组端部经可靠的绑扎固定，浸漆后绕组具有整体性好、防潮能力强、机械强度可靠的优点。该电机的冷却方式为空水冷(IC81W)，空水冷却器安装在电机机壳两侧，其冷却水管为合金管，外壳由碳钢制成并涂装抗盐雾油漆。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims

1.一种用于核电站的海水循环水泵，为一个单级单吸立式混流泵，所述循环水泵包括蜗壳、泵坑、上、下预埋件、分水角、叶轮、泵轴、泵盖、轴承支架、轴承、机械密封装置、齿轮箱及电机，所述蜗壳和泵坑由耐海水的钢筋混凝土整体浇注而成，所述泵坑位于所述蜗壳之上并设有连通所述蜗壳的轴承室和减速箱室，所述上预埋件位于所述蜗壳的顶部，所述下预埋件位于所述泵吸入口的上部，所述分水角位于上、下预埋件之间、蜗壳的隔舌处，所述齿轮箱位于所述减速箱室中，所述电机固定在所述泵坑的顶面，所述齿轮箱分别与所述电机的输出轴下端及所述泵轴的上端连接，其特征在于，

所述泵坑分多层面浇注，泵坑的顶面为电机层面，该电机层面的下方为齿轮箱层面，该齿轮箱层面与所述减速箱室的底部处在同一水平面上，所述泵坑的轴承室的侧壁上开设一连通到所述齿轮箱层面的检修出入口；

所述泵盖套在所述泵轴上并固定在所述上预埋件上；

2.根据权利要求1所述的用于核电站的海水循环水泵，其特征在于，所述上、下预埋件、分水角、叶轮及泵盖均由双相不锈钢整体铸造。

3.根据权利要求1所述的用于核电站的海水循环水泵，其特征在于，所述机械密封装置位于所述泵盖的上方并套在所述泵轴上，该机械密封装置及所述泵盖与所述泵轴之间还设置有轴套，该轴套的下端通过螺钉与所述叶轮连接。

4.根据权利要求3所述的用于核电站的海水循环水泵，其特征在于，所述机械密封装置包括主轴密封和气囊密封，所述主轴密封由瓣状密封元件构成；所述气囊密封包括两个充气胶囊，该两个充气胶囊与所述轴套配合并沿泵轴的轴向排列。

5.根据权利要求4所述的用于核电站的海水循环水泵，其特征在于，所述的机械密封装置与所述轴套之间构成的密封腔内灌注有淡水。

6.根据权利要求1所述的用于核电站的海水循环水泵，其特征在于，所述下预埋件上安装有与所述叶轮上的下密封环匹配的蜗壳密封环；所述泵盖的外缘安装有与所述叶轮的上密封环匹配的泵盖密封环。

7.根据权利要求1所述的用于核电站的海水循环水泵，其特征在于，所述组合轴承为循环润滑轴承，该组合轴承由上导向轴承和推力轴承共同组成，所述径向轴承为水冷却浸油自润滑轴承。

8.根据权利要求1所述的用于核电站的海水循环水泵，其特征在于，所述齿轮箱为立式行星齿轮减速箱，该齿轮箱安装在所述齿轮箱支架的上部，该齿轮箱与所述电机之间采用鼓形齿联轴节连接，该齿轮箱与所述泵轴之间采用刚性联接。

9.根据权利要求8所述的用于核电站的海水循环水泵，其特征在于，所述电机与所述鼓形齿联轴节之间还设有一剖分式安全防护罩。

10.根据权利要求1所述的用于核电站的海水循环水泵，其特征在于，所述泵盖的上端面上还安装一排污泵。