CN102208217B - 一种用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及反应堆工程技术领域，特别公开了一种用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构。该密封结构包括主氦风机进气口、蜗壳和三个相同结构的三偏心蝶阀；蜗壳具有两个对称出气口，其位于主氦风机扩压器外围；其中一个三偏心蝶阀位于主氦风机进气口的前方，另外两个三偏心蝶阀分别位于所述蜗壳出气口的后方。本发明提供的高温气冷堆主氦风机检修的密封结构，结构简单、操作起来安全方便，可有效防止一回路氦气的外泄，并最大程度地确保一回路氦气冷却剂的纯度，减少核电站检修工作成本，缩短核电站总的检修时间。

Description

一种用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构
技术领域
本发明涉及反应堆工程技术领域，特别涉及一种用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构。
背景技术
高温气冷堆是以石墨为慢化剂、氦气为冷却剂的高温反应堆，是一种固有安全性好、发电效率高、用途极为广泛的先进核反应堆。高温气冷堆核电站一回路总体结构如图1所示，其包括反应堆压力容器1’与蒸汽发生器压力容器5’，其间采用热气导管3’连接。反应堆堆芯由氦气冷却。氦气冷却剂额定压力7MPa，依靠主氦风机驱动，在反应堆一回路内部进行强迫循环，从堆芯带走热量而升温，流经蒸汽发生器，将热量传给二回路的水而降温，形成闭式循环。主氦风机4’为立式布置，安装在蒸汽发生器压力容器5’正上方。由于一回路氦气冷却剂具有放射性，在主氦风机检修时，防止一回路氦气的外泄，减少对工作人员和环境的影响具有十分重要的意义。另外，若主氦风机检修时将杂质引入一回路氦气冷却剂内，破坏了氦气纯度时，则需要更换一回路氦气冷却剂。而更换一回路氦气冷却剂将耗费较长的时间和较多的人力、物力，这将延长核电站总的检修时间，增加核电站检修的工作成本。所以高温气冷堆核电站的主氦风机检修应主要满足如下要求：
(1)防止一回路氦气冷却剂外泄；
(2)防止外界空气浸入一回路内部，保持一回路氦气冷却剂纯度。
而众所周知，氦气具有很强的渗透性，其在工业领域中的一个重要应用方向是进行密封检漏；另外，一回路氦气冷却剂额定压力7MPa，远远高于大气压，在这种条件下做到防止一回路氦气冷却剂外泄是非常困难的。同时，当主氦风机进行检修时，反应堆一回路需要进行卸压，如何保证在反应堆一回路卸压状态下进行主氦风机检修，并确保外界空气不进入反应堆一回路也是一个难题，所以满足以上两条要求是非常困难的。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种高温气冷堆主氦风机检修的密封结构，可有效防止一回路氦气冷却剂外泄以及防止外界空气浸入一回路内部，保持一回路氦气冷却剂的纯度。
(二)技术方案
为了解决上述问题，本发明提供一种高温气冷堆主氦风机检修的密封结构，包括：主氦风机进气口、蜗壳和三个相同结构的三偏心蝶阀；
所述蜗壳具有两个对称出气口，其位于主氦风机扩压器外围；
其中一个三偏心蝶阀位于所述主氦风机进气口的前方，另外两个三偏心蝶阀分别位于所述蜗壳出气口的后方。
进一步地，所述蜗壳设有外法兰，其与蒸汽发生器壳体内法兰连接，其连接处通过密封圈进行密封。
进一步地，三个三偏心蝶阀具体为：第一三偏心蝶阀、第二三偏心蝶阀和第三三偏心蝶阀；
所述第一三偏心蝶阀所在圆管段与主氦风机进气口处通过法兰连接；
所述第二三偏心蝶阀和第三三偏心蝶阀所在的圆管段分别通过法兰与蜗壳的两个出气口处连接；所述第二三偏心蝶阀和第三三偏心蝶阀所在的圆管段出口分别通过法兰外接蜗壳出口延长管。
进一步地，蜗壳出口延长管的底部向外侧具有偏转弧度，且其断面圆的直径逐渐增大。
进一步地，蜗壳内圈与叶轮之间为空心结构。
进一步地，蜗壳内对称设置两块蜗壳隔板，两块蜗壳隔板之间形成的两个流道各包含一个蜗壳出气口。
当主氦风机处于正常运行工况时，所述三个三偏心蝶阀处于全开状态，蝶板与其所在圆管段的中心线平行；
当主氦风机处于检修状态时，所述三个三偏心蝶阀处于全闭合状态，蝶板与其所在圆管段的中心线垂直。
三个三偏心蝶阀的行程设置为90°，0°表示全关，90°表示全开。
三个三偏心蝶阀连接驱动装置，所述驱动装置安装具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速器。
当主氦风机处于检修状态时，反应堆一回路只通过三个三偏心蝶阀所在的圆管段对应的三个开口与外部环境连通。
(三)有益效果
本发明提供的高温气冷堆主氦风机检修的密封结构，具有以下优点：
(1)采用三偏心蝶阀，结构简单，体积小，重量轻，能方便地与主氦风机进气口和蜗壳的两个出气口相连接；
(2)由于三偏心蝶阀具有零泄漏量优点，当主氦风机检修时，通过关闭三个三偏心蝶阀，可封闭反应堆一回路与环境连通的三个开口，从而防止了一回路氦气的外泄；
(3)由于三偏心蝶阀蝶板能承受一定的压差，主氦风机检修时，减小一回路氦气冷却剂压力，将一回路氦气冷却剂压力保持为1MPa，大于大气压，阻止空气的浸入，保持了一回路氦气冷却剂纯度，能减少核电站检修的工作成本，缩短核电站总的检修时间。
附图说明
图1为现有技术高温气冷堆核电站一回路总体结构示意图；
图2为本发明实施例一用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构处于主氦风机正常运行工况时的结构示意图；
图3为本发明实施例一用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构三偏心蝶阀与电动装置的连接结构示意图；
图4为本发明实施例一用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构蜗壳断面结构示意图；
图5为本发明实施例一用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构蜗壳外法兰与蒸汽发生器壳体内法兰连接结构示意图；
图6为本发明实施例二用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构处于主氦风机检修时的结构示意图。
其中：1、蜗壳出口延长管；2、第二三偏心蝶阀；3、蜗壳出气口；4、蒸汽发生器壳体内法兰；5、蜗壳外法兰；6、转轴；7、扩压器；8、叶轮；9、蜗壳出气口；10、主氦风机进气口；11、第三三偏心蝶阀；12、第一三偏心蝶阀；13、阀轴；14、蜗壳出口延长管；15、蝶板；16、阀体；17、筋板；18、电动装置；19、蜗壳隔板；20、蜗壳空心区域；21、O型密封圈；22、螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图2所示，本发明实施例提供的用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构，包括：主氦风机进气口10、蜗壳和三个相同结构的三偏心蝶阀。蜗壳具有两个对称出气口3、9，其位于主氦风机扩压器7外围；其中一个三偏心蝶阀位于主氦风机进气口10的前方，另外两个三偏心蝶阀分别位于蜗壳出气口3、9的后方。该蜗壳设有蜗壳外法兰5，其与蒸汽发生器壳体内法兰4连接，其连接处通过O型密封圈21进行密封，防止冷却剂发生泄漏。
其中，三个三偏心蝶阀具体为：第一三偏心蝶阀12、第二三偏心蝶阀2和第三三偏心蝶阀11。该第一三偏心蝶阀12所在的圆管段与主氦风机进气口10处通过法兰连接。第二三偏心蝶阀2和第三三偏心蝶阀11所在的圆管段分别通过法兰与蜗壳的两个出气口3、9连接。第二三偏心蝶阀2和第三三偏心蝶阀11的出口分别通过法兰外接蜗壳出口延长管1、14。该蜗壳出口延长管1、14的底部向外侧具有偏转弧度，且其断面圆的直径逐渐增大，用来减小出口气流的速度，即降低流动损失，同时也可减少对正下方蒸汽发生器传热管的流动冲击。三个三偏心蝶阀的行程设置为90°，0°表示全关，90°表示全开。
实施例一
继续参见图2，为本发明实施例密封结构处于主氦风机正常运行工况时的结构示意图。
当主氦风机处于正常工况时，本发明的三个三偏心蝶阀处于全开状态，蝶板15与其所在圆管段的中心线平行。
如图3所示，为本发明实施例第一三偏心蝶阀12与电动装置18的连接结构示意图。三个三偏心蝶阀分别连接驱动装置，本发明实施例中驱动装置采用电动驱动装置，或者采用气动等其他驱动方式驱动三个三偏心蝶阀。驱动装置安装具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速器，使蝶板可以停留在任意位置上。
同理，第二三偏心蝶阀2连接电动装置和第三三偏心蝶阀11连接电动装置的结构同第一三偏心蝶阀12与电动装置18的连接结构。
阀轴13与电动装置18的输出轴之间通过蜗轮蜗杆减速器连接，实现蝶板15自锁，使得蝶板15可以停留在任意位置，保证了主氦风机正常运行工况下，蝶板15维持在全开位置，不会突然转动，甚至转动到关闭位置，从而影响反应堆的运行。
由于第一三偏心蝶阀12与第二三偏心蝶阀2、第三三偏心蝶阀11处的介质流动方向相反，为了保持三个三偏心蝶阀的开向和关向一致，因此设定从三偏心蝶阀的驱动装置侧判断，蝶板顺时针方向运动时为关向，蝶板逆时针方向运动时为开向。
如图4所示，为本发明实施例蜗壳结构示意图。蜗壳外法兰5与蒸汽发生器壳体内法兰4通过螺栓22连接，并且采取设置O型密封圈21实现密封，具体连接方式如图5所示。
蜗壳内圈与叶轮8之间为空心结构，形成蜗壳空心域20，既减轻重量，而又不降低蜗壳的刚度。
在蜗壳出气口3、9之间对称设置两块蜗壳隔板19。该两对称蜗壳隔板19之间形成的两个流道分别包含蜗壳出气口3和9，使得从扩压器7对称流出的介质在蜗壳内的流动仍能保持对称性，减少流动损失及不平衡的流体力。
实施例二
如图6所示，本发明实施例密封结构处于主氦风机检修时的结构示意图。主氦风机检修时，第二三偏心蝶阀2、第三三偏心蝶阀11和第一三偏心蝶阀12均旋转90°，处于全关状态，蝶板与蝶阀所在圆管段中心线垂直，起到密封作用。当处于检修状态时，反应堆一回路只通过三个三偏心蝶阀所在的圆管段对应的三个开口与外部环境连通。
本发明实施例密封结构在主氦风机检修时的具体实施原理为：主氦风机检修时，将叶轮8和转轴6及其它轴系部件吊走，由于蜗壳外法兰5与蒸汽发生器壳体内法兰4连接，反应堆一回路只通过第二三偏心蝶阀2、第三三偏心蝶阀11和第一三偏心蝶阀12所在圆管段对应的开口与环境相连通，此时，第二三偏心蝶阀2、第三三偏心蝶阀11和第一三偏心蝶阀12被驱动关闭，三个开口均被封住。三偏心蝶阀具有零泄漏优点，使得一回路氦气冷却剂不外泄。此时，维持反应堆一回路氦气冷却剂压力1MPa，三偏心蝶阀蝶板能承受1MPa的压差；而1MPa大于大气压，外界的空气不能浸入反应堆一回路，从而保持了一回路氦气冷却剂的纯度。
本发明实施例密封结构在主氦风机检修时的具体实施步骤为：发出停主氦风机信号后，发出关闭蝶阀信号，第二三偏心蝶阀2、第三三偏心蝶阀11和第一三偏心蝶阀12被驱动，从全开状态变为全闭合状态，防止一回路氦气冷却剂发生自然对流。然后，将反应堆一回路氦气冷却剂压力降至1MPa并维持不变，吊走叶轮8和转轴6及其它轴系部件，在指定场地进行主氦风机的检修。
本发明提供的高温气冷堆主氦风机检修的密封结构，结构简单、操作起来安全方便，可有效防止一回路氦气的外泄，并最大程度地确保一回路氦气冷却剂的纯度，减少核电站检修工作成本，缩短核电站总的检修时间。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构，所述密封结构包括主氦风机进气口、叶轮、位于叶轮外围的主氦风机扩压器和蜗壳，其特征在于，还包括：三个相同结构的三偏心蝶阀；
所述蜗壳具有两个对称出气口，其位于主氦风机扩压器的外围；
其中一个三偏心蝶阀位于所述主氦风机进气口的前方，另外两个三偏心蝶阀分别位于所述蜗壳出气口的后方。
2.如权利要求1所述的用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构，其特征在于，所述蜗壳设有外法兰，其与蒸汽发生器壳体内法兰连接，其连接处通过密封圈进行密封。
3.如权利要求1所述的用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构，其特征在于，三个三偏心蝶阀具体为：第一三偏心蝶阀、第二三偏心蝶阀和第三三偏心蝶阀；
所述第一三偏心蝶阀所在圆管段与主氦风机进气口处通过法兰连接；
所述第二三偏心蝶阀和第三三偏心蝶阀所在的圆管段分别通过法兰与蜗壳的两个出气口处连接；所述第二三偏心蝶阀和第三三偏心蝶阀所在的圆管段的出口分别通过法兰外接蜗壳出口延长管。
4.如权利要求3所述的用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构，其特征在于，所述蜗壳出口延长管的底部向外侧具有偏转弧度，且其断面圆的直径逐渐增大。
5.如权利要求2所述的用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构，其特征在于，所述蜗壳内圈与叶轮之间为空心结构。
6.如权利要求1所述的用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构，其特征在于，蜗壳内对称设置两块蜗壳隔板，两块蜗壳隔板之间形成的两个流道各包含一个蜗壳出气口。
7.如权利要求1所述的用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构，其特征在于，当主氦风机处于正常运行工况时，所述三个三偏心蝶阀处于全开状态，蝶板与其所在圆管段的中心线平行；
当主氦风机处于检修状态时，所述三个三偏心蝶阀处于全闭合状态，蝶板与其所在圆管段的中心线垂直。
8.如权利要求1所述的用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构，其特征在于，所述三个三偏心蝶阀的行程设置为90°，0°表示全关，90°表示全开。
9.如权利要求1所述的用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构，其特征在于，
所述三个三偏心蝶阀连接驱动装置，所述驱动装置安装具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速器。
10.如权利要求7所述的用于高温气冷堆主氦风机检修的密封结构，其特征在于，当主氦风机处于检修状态时，反应堆一回路只通过三个三偏心蝶阀所在的圆管段对应的三个开口与外部环境连通。
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