CN102969835B - 二代加核电厂主冷却剂泵电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二代加核电厂主冷却剂泵电动机，电机的导轴承装在上机架内，飞轮位于下机架内，止逆机构位于电机顶部，双向推力轴承布置在电机下端轴伸部分。本发明改变了常规同步转速1000r/min及以上立式电机均采用推力轴承布置在电机转子上端即转子支点在上的悬式结构的规律和设计思路，提升了立式电机设计技术，开拓了高速立式电机新的设计领域，开创了半伞式结构高速立式电机的先河。本发明提供的二代加核电厂主冷却剂泵电动机缩短了推力轴承与承压部件距离，提高运行安全性，通过优化上轴承密封圈设计和气封设计消除了上轴承室漏油及雾化，电机运行稳定。本发明适用于推力支点在电机下端的立式电机，尤其适合二代加核电厂主冷却剂泵电动机。
Description
技术领域
本发明涉及一种二代加核电厂主冷却剂泵电动机。
背景技术
主冷却剂泵电动机均为立式电动机，目前中国二代加核电厂的主冷却剂泵组均为进口设备，同步转速为1500r/min，功率约6500kW，泵组结构为三轴承结构型式，电机上端为一个双向推力轴承和上导轴承的组合轴承，下端为一个导轴承，电机轴顶端安装一个大惯量飞轮，用于延长电机停电时的堕转时间，电机转子轴向支点在电机上端，称为悬式安装。该结构维护较方便，运行稳定，但由于双向推力轴承布置在电机顶端，距离泵承压部件较远，力变形较大，且存在电机上轴承室漏油以及油雾化并进入电机影响电机寿命的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种缩短推力轴承与承压部件距离，提高运行安全性，消除上轴承室漏油及雾化且运行稳定的二代加核电厂主冷却剂泵电动机。本发明的技方案为：一种二代加核电厂主冷却剂泵电动机，由定子(8)、转子(1)、上机架(14)、下机架(2)、导轴承(25)、冷却器(30)构成，上机架(14)、定子(8)及下机架(2)由上至下构成一体，电机的导轴承安装在上机架(14)内，飞轮(35)位于下机架(2)内，止逆机构(19)位于电机顶部，定子包括定子机座外壳、定子铁芯和定子定子绕组，定子机座外壳主要由钢板焊接而成，通过盒形支柱承载全部重量，定子铁芯由涂绝缘漆的定子冲片迭压而成，被紧固在定子机座外壳的两块端压板之间，铁芯上分布有多道径向通风沟(9)，由定子铁芯焊接的轴向肋及加强板使定子机座外壳具有足够的刚度，定子铁芯采用以铁芯内径为基准用芯轴迭装压紧，再安装下机座板(32)、立筋(29)及盒形立柱(11)焊接成一体，下机座板(32)上开有足够的通风孔(28)，在定子绕组(27)的两端均装有一个玻璃钢绕组端罩(13)，定子(8)两侧各装有一个水和空气冷却器(30)，用来冷却电机内部吹出来的热风，定子绕组(27)由成型线圈构成，它们被嵌入定子槽后按绕组接线图采用硬钎焊联接，钎焊采用银基焊料配合钎焊剂，使得焊接充分焊接电阻小，转子铁芯(10)由涂漆绝缘的整圆硅钢片组成，转子槽数为奇数槽以内圆为基准迭压，铁芯上的通风槽片与通风槽板组成通风沟(31)，转子铁芯(10)与轴(34)套在一起，电机的转矩通过冲片与轴之间的热套紧量来传递，鼠笼绕组(33)由铜条与端环构成，铜条压入转子铁芯槽之前，先对转子槽采用特制工具进行拉型；高强度非磁性钢制成的护环(7)压装在转子绕组端环(6)上。
转子风扇(5)的结构采用轴流式风扇，其采用过盈配合及销钉定位的方式安装在转轴(34)上，其位置位于转子铁芯的两端，它使冷却空气流经定子绕组的端部，转子铁芯下的圆锥轴段(37)与飞轮(35)内圆采用热套配合，通过油压扩大法使飞轮在轴向精确定位，飞轮(35)下端通过两个半环(3)和一个保险环(4)将飞轮托在轴(34)的环形槽(38)内，飞轮由整体锻件制成，飞轮连同转子总的转动惯量≥3800kg·m2(千克·米方)，飞轮破裂转速：4200r/min，上机架(14)由焊接结构的油箱(26)及焊在油箱四周的四个立柱(15)所构成，立柱(15)采用螺栓联接到电机的定子机座(12)上，把转子上部的径向作用力传递到定子上；钢板制成的四个立柱构成的下机架采用螺栓与定子联接，上机架(14)和定子(8)的重量全部传递到下机架(2)上，底平面通过圆盘法兰(36)过渡。
导轴承由轴承壳，自调扇形导轴瓦及滑转子所组成；滑转子与轴之间采用较小的紧配合来保证同心；挡油管(17)与滑转子(23)之间采用密封环(16)进行密封，这些密封环装在挡油管(17)上，并具有足够的径向间隙；密封环(16)镶嵌在挡油管(17)上的凹槽内，用定位销(24)和弹簧固定在挡油管上，定位销(24)可以防止密封环随轴转动；止逆机构由外圈(22)及带有止动块的内圈(21)组成，外圈(22)用螺栓固定在外壳(18)上，内圈(21)装在电动机轴上，内圈(21)上沿圆周分布止动块(20)，这些止动块可绕其各自的心轴转动，止动块均带有扭转弹簧。
定子包括定子机座外壳、定子铁芯和定子绕组。定子通过盒形支柱承载全部重量。定子铁芯被紧固在定子机座外壳的两块端压板之间，由定子铁芯、焊接的轴向肋及加强板使定子机座外壳具有足够的刚度。
下机座板上开有足够的通风孔，使定子绕组端部获得均匀的冷却。为了保护定子绕组及改善气流分布，在定子绕组的两端均装有一个玻璃钢绕组端罩。每个绕组端罩由六块组成，并用螺栓固定在外壳上。
定子绕组由成型线圈构成，它们被嵌入定子槽后按绕组接线图采用硬钎焊联接。采用耐辐照云母带半迭绕连续包绕作为单个线圈主绝缘，外面包绕半导体带作为防电晕处理，以免定子绕组与铁芯间的电晕对绕组带来危害。匝间绝缘采用耐辐照的云母带半迭绕连续绝缘。
定子绕组嵌入并接线完成后，采用整体真空无溶剂浸漆处理，使得定子具有良好的绝缘性能和可靠的机械强度，及非常好的散热性。然后再进行烘干，完成定子的制造。
转子部件由轴、转子铁芯、鼠笼绕组、轴向风扇及飞轮所组成。在驱动端的双向推力/导轴承组件和上机架内的上导轴承支撑着整个电机转子。
轴由整体锻件加工而成，转子铁芯部分的轴上加工出肋板，以满足冷却通风的要求。转子铁芯由涂漆绝缘的整圆硅钢片组成。铁芯被压装到轴上以前，预先用装压工具及端压板压紧，然后将转子铁芯加热到一定温度后与轴套在一起，电机的转矩通过冲片与轴之间的热套紧量来传递。
高强度非磁性钢制成的护环压装在转子绕组端环上，对转子端环起到增加强度的作用。
转子风扇的结构采用轴流式风扇，采用过盈配合及销钉定位的方式安装在转轴上，位于转子铁芯的两端。它使冷却空气流经定子绕组的端部。
转子铁芯下的圆锥轴段与飞轮内圆采用热套配合，(无键连接)通过油压扩大法使飞轮在轴向精确定位。飞轮下端通过两个半环和一个保险环将飞轮托在轴的环形槽内。飞轮由整体锻件制成，飞轮连同转子总的转动惯量≥3800kg·m2。飞轮破裂转速约4200r/min。
上机架由焊接结构的油箱及焊在油箱四周的四个立柱所构成。立柱用螺栓联接到电机的定子机座上，把转子上部的径向作用力传递到定子上。
钢板制成的四个立柱构成的下机架采用螺栓与定子联接，上机架和定子的重量全部传递到下机架上，底平面通过圆盘法兰过渡。
导轴承由轴承壳，自调扇形导轴瓦及滑转子所组成。挡油管与滑转子之间采用密封环进行密封，这些密封环装在挡油管上，并具有足够的径向间隙，以致在轴的可能位移下仍不损坏密封。
止逆机构由外圈及带有止动块的内圈组成，外圈用螺栓固定在外壳上，内圈装在电动机轴上，内圈上沿圆周分布一定数量的形状特殊的止动块，这些止动块可绕其各自的心轴转动，止动块均带有扭转弹簧，在内圈不转时，由于扭转弹簧力的作用，各止动块均顶住外圈，形成止逆转作用。在内圈开始旋转时，止动块与外圈间经过一段滑移，而当转速超过一定限度时(<300r/min)，止动块重心处的离心力大于弹簧力，止动块与外圈分离，处于无接触旋转状态。
工作原理：冷却空气呈轴向对称地在电动机内循环流动，机房中的冷空气通过机壳上的上下百叶窗板进入电机。部分空气在转子两端轴流风扇的作用下通过绕组端部，对绕组端部进行冷却后，经过端罩收拢而达定子外侧。大部分冷却空气进入转轴上的辐向筋间的槽，在幅向筋及转子通风槽片所形成的径向压头下，通过转子和定子铁芯上的径向通风沟而达定子外侧。然后，再通过机壳上的空气－水冷却器返回机房。并依次反复再循环。
本发明提供的二代加核电厂主冷却剂泵电动机缩短了推力轴承与承压部件距离，将双向推力轴承布置在电机下端轴伸部分，即电机结构为半伞式，提高运行安全性，通过优化上轴承密封圈设计和气封设计消除了上轴承室漏油及雾化，电机运行稳定，电机上机架最大振动速度0.9mm/s，转子振幅57μm。本发明突破了使用滑动轴承的同步转速1000r/min及以上的立式电机不使用推力支点布置在电机下端即半伞式结构的禁区，提升了立式电机设计技术，开拓了高速立式电机新的设计领域，开创了半伞式结构高速立式电机的先河。本发明适用于推力支点在电机下端的立式电机，尤其适合二代加核电厂主冷却剂泵电动机。
本发明涉及的二代加核电厂主冷却剂泵电动机解决了轴向力传递过远从而力变形大的问题，并且消除了电机上轴承室漏油及油雾化的问题，电机运行振动小，性能稳定。本发明开拓了高速立式电动机的新领域。
附图说明
图1本发明的二代加核电厂主冷却剂泵电动机
具体实施方式
如图1所示为一种二代加核电厂主冷却剂泵电动机，由定子8、转子1、上机架14、下机架2、导轴承25、冷却器30构成，上机架14、定子8及下机架2由上至下构成一体，电机的导轴承安装在上机架14内，飞轮35位于下机架2内，止逆机构19位于电机顶部，该电机型号为YLH7500-4，额定功率7500kW，额定电压6.6kV，额定电流749A，额定转速1485r/min，额定频率50Hz，3相，绝缘等级F，转子转动惯量大于3600kg·m2。
定子包括定子机座外壳、定子铁芯和定子绕组，定子机座外壳主要由钢板焊接而成，通过盒形支柱承载全部重量，定子铁芯由涂绝缘漆的定子冲片迭压而成，被紧固在定子定子机座外壳的两块端压板之间，铁芯上分布有多道径向通风沟9，由定子铁芯焊接的轴向肋及加强板使定子机座外壳具有足够的刚度，定子铁芯采用以铁芯内径为基准用芯轴迭装压紧，再安装下机座板32、立筋29及盒形立柱11焊接成一体，下机座板32上开有足够的通风孔28，使定子绕组端部获得均匀的冷却，为了保护定子绕组及改善气流分布，在定子绕组27的两端均装有一个玻璃钢绕组端罩13，定子8两侧各装有一个水和空气冷却器30，用来冷却电机内部吹出来的热风，定子绕组27由成型线圈构成，它们被嵌入定子槽后按绕组接线图采用硬钎焊联接，钎焊采用银基焊料配合钎焊剂，使得焊接充分焊接电阻小，转子铁芯10由涂漆绝缘的整圆硅钢片组成，转子槽数为奇数槽以内圆为基准迭压，转子铁芯10上的通风槽片与通风槽板组成通风沟31，转子铁芯10与轴34套在一起，电机的转矩通过冲片与轴之间的热套紧量来传递，鼠笼绕组33由铜条与端环构成，铜条压入转子铁芯槽之前，先对转子槽采用特制工具进行拉型，以确保铜条与铁芯的紧配合；高强度非磁性钢制成的护环7压装在转子绕组端环6上，对转子端环起到增加强度的作用。
转子风扇5的结构采用轴流式风扇，其采用过盈配合及销钉定位的方式安装在转轴34上，其位置位于转子铁芯的两端，它使冷却空气流经定子绕组的端部，转子铁芯下的圆锥轴段37与飞轮35内圆采用热套配合，通过油压扩大法使飞轮在轴向精确定位，飞轮35下端通过两个半环3和一个保险环4将飞轮托在轴34的环形槽38内，飞轮由整体锻件制成，飞轮连同转子总的转动惯量≥3800kg·m2。飞轮破裂转速约4200r/min，上机架14由焊接结构的油箱26及焊在油箱四周的四个立柱15所构成，立柱15采用螺栓联接到电机的定子机座12上，把转子上部的径向作用力传递到定子上，上机架的整体刚度在本次设计的方案中尤其重要，直接关系到电机的抗倾倒能力，经过计算，上机架满足电机水平晃动的要求；钢板制成的四个立柱构成的下机架采用螺栓与定子联接，上机架14和定子8的重量全部传递到下机架2上，底平面通过圆盘法兰36过渡。
导轴承由轴承壳，自调扇形导轴瓦及滑转子所组成；滑转子与轴之间采用较小的紧配合来保证同心，主要通过键传递转矩；轴承密封的设计能使轴在径向位移小于1mm时仍不损坏密封；挡油管17与滑转子23之间采用密封环16进行密封，这些密封环装在挡油管17上，并具有足够的径向间隙，以致在轴的可能位移下仍不损坏密封；密封环16镶嵌在挡油管17上的凹槽内，用定位销24和弹簧固定在挡油管上，定位销24可以防止密封环随轴转动；止逆机构由外圈22及带有止动块的内圈21组成，外圈22用螺栓固定在外壳18上，内圈21装在电动机轴上，内圈21上沿圆周分布一定数目的形状特殊的止动块20，这些止动块可绕其各自的心轴转动，止动块均带有扭转弹簧，在内圈不转时，由于扭转弹簧力的作用，各止动块均顶住外圈，形成止逆转作用，在内圈开始旋转时，止动块与外圈间经过一段滑移，而当转速超过一定限度时(<300r/min)，止动块重心处的离心力大于弹簧力，止动块与外圈分离，处于无接触旋转状态。
Claims (3)
1.一种二代加核电厂主冷却剂泵电动机，其特征是：由定子(8)、转子(1)、上机架(14)、下机架(2)、导轴承(25)、冷却器(30)构成，上机架(14)、定子(8)及下机架(2)由上至下构成一体，电机的导轴承安装在上机架(14)内，飞轮(35)位于下机架(2)内，止逆机构(19)位于电机顶部，定子包括定子机座外壳、定子铁芯和定子绕组，定子机座外壳主要由钢板焊接而成，通过盒形支柱承载全部重量，定子铁芯由涂绝缘漆的定子冲片迭压而成，被紧固在定子机座外壳的两块端压板之间，铁芯上分布有多道径向通风沟(9)，由定子铁芯焊接的轴向肋及加强板使定子机座外壳具有足够的刚度，定子铁芯采用以铁芯内径为基准用芯轴迭装压紧，再安装下机座板(32)、立筋(29)及盒形立柱(11)，并将其焊接成一体，下机座板(32)上开有足够的通风孔(28)，在定子绕组(27)的两端均装有一个玻璃钢绕组端罩(13)，定子(8)两侧各装有一个水和空气冷却器(30)，用来冷却电机内部吹出来的热风，定子绕组(27)由成型线圈构成，它们被嵌入定子槽后按绕组接线图采用硬钎焊联接，钎焊采用银基焊料配合钎焊剂，使得焊接充分焊接电阻小，转子铁芯(10)由涂漆绝缘的整圆硅钢片组成，转子槽数为奇数槽以内圆为基准迭压，转子铁芯(10)上的通风槽片与通风槽板组成通风沟(31)，转子铁芯(10)与轴(34)套在一起，电机的转矩通过冲片与轴之间的热套紧量来传递，鼠笼绕组(33)由铜条与端环构成，铜条压入转子铁芯槽之前，先对转子槽采用特制工具进行拉型；高强度非磁性钢制成的护环(7)压装在转子绕组端环(6)上。
2.根据权利要求1所述的一种二代加核电厂主冷却剂泵电动机，其特征是：转子风扇(5)的结构采用轴流式风扇，其采用过盈配合及销钉定位的方式安装在转轴(34)上，其位置位于转子铁芯的两端，它使冷却空气流经定子绕组的端部，转子铁芯下的圆锥轴段(37)与飞轮(35)内圆采用热套配合，通过油压扩大法使飞轮在轴向精确定位，飞轮(35)下端通过两个半环(3)和一个保险环(4)将飞轮托在轴(34)的环形槽(38)内，飞轮由整体锻件制成，飞轮连同转子总的转动惯量≥3800kg·m2(千克·米方)，飞轮破裂转速：4200r/min，上机架(14)由焊接结构的油箱(26)及焊在油箱四周的四个立柱(15)所构成，立柱(15)采用螺栓联接到电机的定子机座(12)上，把转子上部的径向作用力传递到定子上；钢板制成的四个立柱构成的下机架采用螺栓与定子联接，上机架(14)和定子(8)的重量全部传递到下机架(2)上，底平面通过圆盘法兰(36)过渡。
3.根据权利要求1或2所述的一种二代加核电厂主冷却剂泵电动机，其特征是：导轴承由轴承壳，自调扇形导轴瓦及滑转子所组成；滑转子与轴之间采用较小的紧配合来保证同心；挡油管(17)与滑转子(23)之间采用密封环(16)进行密封，这些密封环装在挡油管(17)上，并具有足够的径向间隙；密封环(16)镶嵌在挡油管(17)上的凹槽内，用定位销(24)和弹簧固定在挡油管上，定位销(24)可以防止密封环随轴转动；止逆机构由外圈(22)及带有止动块的内圈(21)组成，外圈(22)用螺栓固定在外壳(18)上，内圈(21)装在电动机轴上，内圈(21)上沿圆周分布止动块(20)，这些止动块可绕其各自的心轴转动，止动块均带有扭转弹簧。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |