CN102477992A - 一种压水堆核电机组用余热排出泵 - Google Patents

一种压水堆核电机组用余热排出泵 Download PDF

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严建华
金宁宁
欧鸣雄
黄伟
臧峰刚
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Abstract

一种压水堆核电机组用余热排出泵，是由定子部件、转子部件、密封件、托架部件、联轴器部件、冷却系统所组成。用单级单吸的卧式离心泵，泵体采用了轴向吸入、径向排出的整体结构。本发明在整体结构设计中，充分考虑抗震要求，通过提高整体刚度、降低总体重量。最终通过抗震分析、抗震试验，密封性能试验，温度监控，在整体结构抗震、密封性能、温度、材料性能上都能满足设计要求。

Description

一种压水堆核电机组用余热排出泵
技术领域：本发明涉及到一种压水堆核电机组用余热排出泵。
背景技术：随着国家大力发展核电产业政策的实施，核电设备国产化成为发展的重要目标。在目前推广的百万千瓦级压水堆核电机组系统中，无论是作为核岛“心脏部件”的核主泵，或者是和安全相关的核二级、三级泵，均是目前核泵领域的重点国产化目标。
余热排出泵是核电站余热排出系统的核心设备，该系统主要担负反应堆冷却剂系统在停堆时的余热导出功能，在冷却停堆前，余热排出泵首先以小管路方式预启动，并与冷却剂系统相连，从而启动整个余热排出系统，使得冷却剂系统回路以每小时不大于28℃的温度下降进行冷却，保证堆芯的逐步冷却。
在反应堆冷却剂系统启动、冷停堆状态，余热排出系统还担负其它功能，使得冷却剂回路系统保持稳定的状态，该系统是压水堆机组的重要安全组成部分，其核心能动设备的余热排出泵是核二级安全设备，目前该设备大部分均从国外进口。现有的泵在抗震、密封、材料性能方面都无法满足核电站停堆冷却系统的要求。
发明内容：本发明的目的就是要提供一种压水堆核电机组用余热排出泵，实现国产化，克服现有泵所存在的问题。本发明的目的是这样实现的，一种压水堆核电机组用余热排出泵，是由定子部件、转子部件、密封件、托架部件、联轴器部件、冷却系统所组成，其特征在于：采用单级单吸的卧式离心泵，泵体采用了轴向吸入、径向排出的整体结构。
所述的定子部件是由泵体、泵盖、导叶、出口法兰、进口法兰所组成。
所述的转子部件是由叶轮、泵轴及支撑泵轴的向心推力轴承组、圆柱滚子轴承所组成。
所述的密封部件是采用单端面、静止式、平衡行的整体集装式机械密封，各零部件所需用的O型密封圈为三元乙丙橡胶，在法兰密封面上采用具有加强环的金属缠绕型垫片。
所述的托架部件是由支架、泵座所组成，采用中心支撑方式，支撑体采用碳钢材料，在易变形部分设有加强筋。
所述的联轴器部件，是由泵端联轴器、电机端联轴器组成，电机主轴与联轴器轴套之间采用了热胀过盈配合。
所述的冷却系统，是在机械密封外围设置了冷却水夹套为循环冷却回路，在泵盖后设计了冷却环路结构，在轴承座外部设置了环形槽结构的循环冷却水流道，并在其上设置了冷却套；在机械密封冷却循环回路、热交换器冷却管道上设计了数据采集、监控传感器，对于回路介质温度、流量及压力参数进行监控，并将监控信号传递至集中控制端。
本发明在整体结构设计中，充分考虑抗震要求，通过提高整体刚度、降低总体重量。最终通过抗震分析、抗震试验，密封性能试验，温度监控，在整体结构抗震、密封性能、温度、材料性能上都能满足设计要求。
附图说明：图1是本发明结构示意图；
1.支架，2.向心推力轴承组，3.轴承座，4.冷却套，5.机械密封，6.泵轴，7.泵盖，8.出口法兰，9.泵体，10.导叶，11.叶轮，12.进口法兰，13.冷却水夹套，14.圆柱滚子轴承，15.冷却腔。
具体实施方式：下面结合附图对本发明作进一步说明；
一种压水堆核电机组用余热排出泵，是由定子部件、转子部件、密封件、托架部件、联轴器部件、冷却系统所组成，其特征在于：采用单级单吸的卧式离心泵，泵体采用了轴向吸入、径向排出的整体结构。
所述的定子部件是由泵体9、泵盖7、导叶10、出口法兰8、进口法兰12所组成。
所述的转子部件是由叶轮11、泵轴6及支撑泵轴的向心推力轴承组2、圆柱滚子轴承14所组成。
所述的密封部件是采用单端面、静止式、平衡行的整体集装式机械密封，各零部件所需用的O型密封圈为三元乙丙橡胶，在法兰密封面上采用具有加强环的金属缠绕型垫片。
所述的托架部件是由支架1、泵座所组成，采用中心支撑方式，支撑体采用碳钢材料，在易变形部分设有加强筋。
所述的联轴器部件，是由泵端联轴器、电机端联轴器组成，电机主轴与联轴器轴套之间采用了热胀过盈配合。
所述的冷却系统，是在机械密封5外围设置了冷却水夹套13为循环冷却回路，在泵盖7后设计了冷却环路结构，在轴承座3外部设置了环形槽结构的循环冷却水流道，并在其上设置了冷却套4；在机械密封5冷却循环回路、热交换器冷却管道上设计了数据采集、监控传感器，对于回路介质温度、流量及压力参数进行监控，并将监控信号传递至集中控制端。
具体实施时，泵体采用轴向吸入、径向排出的整体结构布置，并将进、出口法兰直接安装在泵体进出口表面，减少了泵体承压件的加工、焊接及安装工序，同时增加了该部件承压能力，并在法兰密封面上采用具有加强环的金属缠绕型垫片，保证了进出口的密封性。
泵体、电机采用底座分离式设计，方便了泵机组的运输及现场安装调试，在泵体与电机之间采用挠性膜片联轴器，允许一定的对中变形误差，在电机主轴与联轴器轴套之间采用了热胀过盈配合，确保机组稳定运行。
主轴后端支撑采用向心推力轴承承受轴向载荷，前端采用圆柱滚子轴承承受径向载荷，采用脂润滑轴承部件，确保轴承在较低温度下运行。
泵盖、泵壳采用耐高温、高压的锻件承压界面设计，其中泵壳采用轴对称的环形结构设计，能保证在热冲击等恶劣介质工况下的结构变形满足设计要求。
因为泵工况多变，叶轮采用平衡孔加节流环的方式改善轴系部件受轴向力影响，并采用配对的角接触球轴承承受其余轴向力，通过水力结构上的调整及优化，满足各种工况下的轴向载荷设计。
为增强轴系部件的可靠性，改善其受力状态，在泵体内部采取出口导流结构，在叶轮出口采取径向导叶加环形压水室的水力结构，改善轴系部件的径向载荷分布，提高主轴强度，增大支撑刚度，采用中心支撑方式，支撑体采用碳钢材料，在易变形部分设有加强筋，提高固有频率，提高机组运行稳定性，降低整机的振动、噪声水平。
为降低机械密封、轴承等部件的温度，减少热量传递，提高部件使用寿命，对机械密封设计了外围循环冷却回路，机械密封的冲洗和冷却，通过外置热交换器对机械密封腔内的介质进行循环冷却。并在泵盖后设计了冷却环路结构，同时在轴承座外部采用了环形槽结构的循环冷却水流道，保证轴承运行温度要求，尽量降低机械密封、轴承等部件温度，提高了设备在高温及热冲击条件下的可靠性。在机械密封冷却循环回路、热交换器冷却管道上设计了数据采集、监控传感器，对于回路介质温度、流量及压力参数进行监控，并将监控信号传递至集中控制端。
机械密封采用单端面、静止式、平衡行的整体集装式结构形式，通过循环冷却回路，对摩擦副进行冲洗和冷却。在材料的选取上，机械密封采用耐辐照

Claims (7)

1.一种压水堆核电机组用余热排出泵，是由定子部件、转子部件、密封件、托架部件、联轴器部件、冷却系统所组成，其特征在于：采用单级单吸的卧式离心泵，泵体采用了轴向吸入、径向排出的整体结构。
2.根据权利1所述的一种压水堆核电机组用余热排出泵，其特征在于：所述的定子部件是由泵体9、泵盖7、导叶10、出口法兰8、进口法兰12所组成。
3.根据权利1所述的一种压水堆核电机组用余热排出泵，其特征在于：所述的转子部件是由叶轮11、泵轴6及支撑泵轴的向心推力轴承组2、圆柱滚子轴承14所组成。
4.根据权利1所述的一种压水堆核电机组用余热排出泵，其特征在于：所述的密封部件是采用单端面、静止式、平衡行的整体集装式机械密封，各零部件所需用的O型密封圈为三元乙丙橡胶，在法兰密封面上采用具有加强环的金属缠绕型垫片。
5.根据权利1所述的一种压水堆核电机组用余热排出泵，其特征在于：所述的托架部件是由支架1、泵座所组成，采用中心支撑方式，支撑体采用碳钢材料，在易变形部分设有加强筋。
6.根据权利1所述的一种压水堆核电机组用余热排出泵，其特征在于：所述的联轴器部件，是由泵端联轴器、电机端联轴器组成，电机主轴与联轴器轴套之间采用了热胀过盈配合。
7.根据权利1所述的一种压水堆核电机组用余热排出泵，其特征在于：所述的冷却系统，是在机械密封5外围设置了冷却水夹套13为循环冷却回路，在泵盖7后设计了冷却环路结构，在轴承座3外部设置了环形槽结构的循环冷却水流道，并在其上设置了冷却套4；在机械密封5冷却循环回路、热交换器冷却管道上设计了数据采集、监控传感器，对于回路介质温度、流量及压力参数进行监控，并将监控信号传递至集中控制端。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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