CN102647047A - 用于反应堆冷却剂泵的屏蔽电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于核电站用的大功率、高可靠的反应堆冷却剂泵屏蔽电动机，属于电机领域。它的功能是驱动泵轮为反应堆冷却剂系统提供足够的流量，在该强制流量下丧失外部电源后，电机转动部件具有足够的转动惯量以提供惰转流量与后续反应堆冷却剂系统的自然循环一起充分地冷却堆心，从而保证了反应堆的安全运行。屏蔽电机由定子上封头、机座、定子铁芯绕组、转子、飞轮、推力盘、径向轴承、推力轴承、底盖、外置热交换器、冷却管道、出线盒、支撑筒、定子屏蔽套、转子屏蔽套、冷却夹套、热交换器支撑、C型密封环、底盖螺栓等部件组成。

Description

用于反应堆冷却剂泵的屏蔽电动机
技术领域
本发明涉及一种用于反应堆冷却剂泵的屏蔽电动机。
背景技术
核电厂反应堆冷却剂泵回路循环泵是核蒸气供应系统主回路中（除控制棒驱动机构外）唯一能动部件，称为“反应堆冷却剂泵（RCP）”。反应堆冷却剂泵功能是提供相应的堆心冷却流量来保证足够的热量传递，以使偏离核沸腾比维持在大于安全分析中确定的限值。泵组件的转动惯量由飞轮、电机转子及其他转动部件提供。转动惯量为在惰转工况时提供流量。该强制流量是在假定丧失电源后与后续反应堆冷却剂系统的自然循环一起充分地冷却堆芯。
传统压水堆核电厂反应堆冷却剂泵采用轴封式主泵，电机为常规的空冷异步电动机，轴封问题已成为引发现有核核电厂反应堆冷却剂泄漏的潜在原因之一。由于轴密封需要大量的外部系统支持，一旦出现全厂停电，所有支持系统可能丧失作用，轴密封部位即成为冷却剂泄漏的潜在根源。
发明内容
本发明的目的是设计一种用于核电站用的大功率、高可靠的用于反应堆冷却剂泵的屏蔽电动机。本发明的技术方案为：一种用于反应堆冷却剂泵的屏蔽电动机，电动机机位于泵的下方，立式安装，屏蔽电机主体部件包括：定子上封头（2）、机座（5）、定子铁芯绕组（7）、转子（18）、飞轮（10）、推力盘（9）、径向轴承（8）、推力轴承（15）、底盖（12）、外置热交换器（1）、冷却管道（4）、出线盒（14）、支撑筒（19）、定子屏蔽套（17）、转子屏蔽套（16）、冷却夹套（6）、热交换器支撑（3）、C型密封环（13）、底盖螺栓（11），转子（18）外套装定子铁芯绕组（7），铁芯绕组（7）内筒壁上附着定子铁芯绕组（7），定子铁芯绕组（7）安装在机座（5）内，机座（5）两端装入支撑筒（19），定子上封头（2）安装在机座（5）上，形成了定子铁芯绕组封闭腔，定子屏蔽套（17）两端分别与机座下部和定子上封头（2）焊接密封，转子屏蔽套（16）附着在转子（18）外圆柱壁上，两端与护环焊接，形成转子屏蔽密封，飞轮（10）装入转子两端，推力盘（9）装在转子下部飞轮（10）的两端，转子由上下径向轴承（8）和推力轴承（15）分别径向和轴向定位，底盖用底盖螺栓（11）与机座（5）连接，底盖（12）与机座（5）之间用C型密封环（13）焊接密封，底盖（12）、机座（5）和C型密封环（13）焊接密封形成全封闭的结构，外置热交换器（1）通过冷却管道与电机内腔相通，内部循环水通过管路连接到外置热交换器（1），冷却夹套（6）套装在电机机壳外部。
本发明的功能是驱动泵轮为反应堆冷却剂系统提供足够的流量，在该强制流量下丧失外部电源后，电机转动部件具有足够的转动惯量以提供惰转流量与后续反应堆冷却剂系统的自然循环一起充分地冷却堆心，从而保证了反应堆的安全运行。本发明为一种屏蔽电机，结构如图1所示，屏蔽电机由定子上封头、机座、定子铁芯绕组、转子、飞轮、推力盘、径向轴承、推力轴承、底盖、外置热交换器、冷却管道、出线盒、支撑筒、定子屏蔽套、转子屏蔽套、冷却夹套、热交换器支撑、C型密封环、底盖螺栓等部件组成。定子铁芯绕组从上端装入机座内，两端装入支撑筒，再将定子上封头盖上，形成了定子铁芯绕组封闭腔。定子屏蔽套从支撑筒内圆装入，两端分别与机座下部和定子上封头焊接密封，起到定子屏蔽作用。转子屏蔽套装在转子铁芯外部，两端与护环焊接，形成转子屏蔽密封，飞轮装入转子两端，推力盘装在转子下部飞轮的两端，转子由上下径向轴承和推力轴承分别径向和轴向定位。底盖用底盖螺栓与机座连接，之间用C型密封环焊接密封，从而形成全封闭的结构。外置热交换器通过冷却管道与电机内腔相通，运行的电机将内部循环水带入热交换器，对电机起到了良好的冷却效果。冷却夹套热套在电机机壳外部，从外部冷却电机。
本发明的优点：该屏蔽电动机具有无泄漏、高寿命、高可靠、免维护等优点，外围热交换器置于电机上端，可以起到在热备用状态良好的自然循环能力。
第三代非能动压水堆核电站发展了屏蔽泵技术，电机为高可靠的屏蔽电动机，彻底消除了轴封存在的潜在泄漏根源，从技术上进一步提高了核电站的安全可靠性。
屏蔽泵由屏蔽电动机与泵两部分组成，电机转子与泵叶轮共用一根轴，并置于高温、高压的反应堆冷却剂中，电机壳法兰与泵采用螺栓把合连接，密封面通过接触静密封，从而实现了电机与泵的无轴承结构。屏蔽电机机壳按系统设计压力来设计的，它是反应堆冷却系统的压力边界的组成部分。
本发明设计了一种用于核电站用的大功率、高可靠的反应堆冷却剂泵屏蔽电动机。该屏蔽电动机通过与组合的泵形成无轴封的结构，彻底解决了轴封式主泵中潜在的轴封泄漏的根本问题，进一步提高了核电站的安全可靠性。
附图说明：
图1为本发明剖示图；
图2为本发明三维模型图；
具体实施方式
屏蔽电动机如图1所示的一种用于反应堆冷却剂泵的屏蔽电动机，电动机机位于泵的下方，立式安装，屏蔽电机主体部件包括：定子上封头2、机座5、定子铁芯绕组7、转子18、飞轮10、推力盘9、径向轴承8、推力轴承15、底盖12、外置热交换器1、冷却管道4、出线盒14、支撑筒19、定子屏蔽套17、转子屏蔽套16、冷却夹套6、热交换器支撑3、C型密封环13、底盖螺栓11，转子18套装定子铁芯绕组7，铁芯绕组7内筒壁上附着定子铁芯绕组7，定子铁芯绕组7安装在机座5内，机座5两端装入支撑筒19，定子上封头2安装在机座5上，形成了定子铁芯绕组封闭腔，定子屏蔽套17两端分别与机座下部和定子上封头2焊接密封，转子屏蔽套16附着在转子18外圆柱壁上，两端与护环焊接，形成转子屏蔽密封，飞轮10装入转子两端，推力盘9装在转子下部飞轮10的两端，转子由上下径向轴承8和推力轴承15分别径向和轴向定位，底盖用底盖螺栓11与机座5连接，底盖12与机座5之间用C型密封环13焊接密封，底盖12、机座5和C型密封环13焊接密封形成全封闭的结构，外置热交换器1通过冷却管道与电机内腔相通，内部循环水通过管路连接到外置热交换器1，冷却夹套6套装在电机机壳外部。
外置热交换器1、定子上封头2和底盖12通过冷却管道4联接形成一个冷却循环管路；外置热交换器1安装在热交换器支撑3上，一端通过冷却管道4与定子上封头2联接、另一端通过冷却管道4与底盖12联接，从而与电机内腔连通成一个冷却循环回路，出线盒14安装在电机的机座5下端，是为了避免引出线直接暴露在空气中，保护电机引出线安全。
如图2所示，本发明通过电磁、结构布置、流场、温度场、制造工艺、材料等分析研究，提高了屏蔽电机的安全性、可靠性和寿命。
在本实施例中屏蔽电机设计额定功率6680kW，频率为50Hz，极数为4极，额定电压为6000V，绝缘等级为200级（C级），转子转动惯量超过1910kg·m2。该屏蔽电机设计寿命为60年免维护，该屏蔽电机为核安全Ⅰ级A类设备。

Claims (2)

1.一种用于反应堆冷却剂泵的屏蔽电动机，电动机机位于泵的下方，立式安装，其特征是：屏蔽电机主体部件包括：定子上封头（2）、机座（5）、定子铁芯绕组（7）、转子（18）、飞轮（10）、推力盘（9）、径向轴承（8）、推力轴承（15）、底盖（12）、外置热交换器（1）、冷却管道（4）、出线盒（14）、支撑筒（19）、定子屏蔽套（17）、转子屏蔽套（16）、冷却夹套（6）、热交换器支撑（3）、C型密封环（13）、底盖螺栓（11），转子（18）外套装定子铁芯绕组（7），铁芯绕组（7）内筒壁上附着定子铁芯绕组（7），定子铁芯绕组（7）安装在机座（5）内，机座（5）两端装入支撑筒（19），定子上封头（2）安装在机座（5）上，形成了定子铁芯绕组封闭腔，定子屏蔽套（17）两端分别与机座下部和定子上封头（2）焊接密封，转子屏蔽套（16）附着在转子（18）外圆柱壁上，两端与护环焊接，形成转子屏蔽密封，飞轮（10）装入转子两端，推力盘（9）装在转子下部飞轮（10）的两端，转子由上下径向轴承（8）和推力轴承（15）分别径向和轴向定位，底盖用底盖螺栓（11）与机座（5）连接，底盖（12）与机座（5）之间用C型密封环（13）焊接密封，底盖（12）、机座（5）和C型密封环（13）焊接密封形成全封闭的结构，外置热交换器（1）通过冷却管道与电机内腔相通，内部循环水通过管路连接到外置热交换器（1），冷却夹套（6）套装在电机机壳外部。
2.根据权利要求1所述的一种用于反应堆冷却剂泵的屏蔽电动机，其特征是：外置热交换器（1）、定子上封头（2）和底盖（12）通过冷却管道（4）联接形成一个冷却循环管路；外置热交换器（1）安装在热交换器支撑（3）上，一端通过冷却管道（4）与定子上封头（2）联接、另一端通过冷却管道（4）与底盖（12）联接，从而与电机内腔连通成一个冷却循环回路，出线盒（14）安装在电机的机座（5）下端。
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