CN103084830B - 一种核主泵定子屏蔽套无隙塑性贴附精密装配设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核主泵定子屏蔽套无隙塑性贴附精密装配设备，主要用于核主泵定子屏蔽套与屏蔽电机定子之间的无隙塑性变形贴附精密装配，属于核电领域。该核主泵定子屏蔽套无隙塑性贴附精密装配设备由定子组件、组件台架、液压系统和控制系统四部分组成。利用液体的不可压缩性，通过计算机编程，精确控制经工艺数值分析确定的定子组件内定子屏蔽套与支撑筒形成的密闭腔内的液压力及其加载路径,实现超薄大长径比定子屏蔽套的反复、均匀加载和卸载的装配过程，从而精确地控制材料的塑性变形，实现定子屏蔽套的无隙塑性变形贴附精密装配。

Description

一种核主泵定子屏蔽套无隙塑性贴附精密装配设备
技术领域
本发明涉及一种核主泵定子屏蔽套无隙塑性贴附精密装配设备，主要用于薄壁定
子屏蔽套与定子的无隙塑性变形贴附精密装配，属于核电领域。
背景技术
近年来，核电以高效、节能、环保的优势越来越受到各国的青睐。在核电站中，核反应堆冷却剂主循环泵-核主泵，是核反应堆核岛的关键部件之一，属于核安全一级设备。对于第三代非能动型核反应堆来说，核主泵为单级、全密封、高惯量、离心带屏蔽电机的无密封屏蔽电动泵。为了防止含有放射性物质的冷却剂外泄以及冷却剂腐蚀定子铁芯、线圈，定子铁芯内壁贴附有耐腐蚀的定子屏蔽套。
 定子屏蔽套为耐腐蚀的非磁性金属Hastelloy C-276合金，长为3147mm，内径也将近600mm，但厚度仅为0.3-0.5mm，属于大长径比超薄零件。在装配时极易出现褶皱、破裂等缺陷，装配后也容易出现部分区域过度减薄的问题。因此核主泵定子屏蔽套的装配是一项难题。
在核主泵的60年设计使用寿命内，屏蔽套内一直有冷却电机的冷却循环水流动，这势必会对屏蔽套的性能产生影响。为了使冷却剂顺利通过、保证核主泵的安全运行，定子屏蔽套与转子屏蔽套间必须保证4.8mm的安装间隙，也即在核主泵服役期间屏蔽套不允许有任何松动，这就对核主泵定子屏蔽套的装配质量提出了很高的要求。
从相关文献了解到，核主泵定子屏蔽套装配可以采用的方法有抽真空法和水压试
验法。抽真空法是将定子铁芯与定子屏蔽套之间的空气抽出，屏蔽套产生塑性变形来实现装配；而水压试验广泛应用在压力容器的检漏，通过向屏蔽套内注入液体并使液压力达到水压试验压力，保压8~9小时，使定子屏蔽套变形贴附在定子铁芯内壁。
在对大长径比定子屏蔽套装配时，上述方法存在诸多问题。如抽真空法，由于空气
稀薄，导致产生的力过小，因而不能完成装配；此外由于空气的流动性，导致轴向产生的力不均匀，加剧了屏蔽套厚度变形的不均匀性；而水压试验法不能对液压力的产生过程进行很好的控制，同样不能进行精密装配。
 鉴于上述原因，课题组提出了用内高压成型原理进行定子屏蔽套精密装配的方法，并发明了基于这一原理的一种核主泵定子屏蔽套无隙塑性贴附精密装配设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种核主泵定子屏蔽套无隙塑性贴附精密装配设备，该设备
可以准确控制加载路径，实现核主泵定子屏蔽套与定子的无隙塑性贴附精密装配。
本发明所采用的技术方案是：一种核主泵定子屏蔽套无隙塑性贴附精密装配设备，由定子组件、组件台架、液压系统、控制模块四部分组成。
 所述定子组件部分包括上螺栓组件、上端盖、上密封环、上支撑环、定子铁芯模型、支撑筒、定子屏蔽套、下支撑环、下密封环、下端盖和下螺栓组件，下端盖通过下螺栓组件和固定螺栓固定在组件台架上，下支撑环通过紧定螺钉固定在下端盖上，支撑筒通过下支撑环和下端盖的中心孔嵌在组件台架上，定子屏蔽套在下支撑环与下密封环的共同作用下固定在下支撑环外表面，定子铁芯模型通过下螺栓组件固定在下端盖上，上支撑环通过其中心孔套在支撑筒上，上端盖和支撑筒通过上螺栓组件与定子铁芯模型连接。定子铁芯模型由一定壁厚的空心圆筒在其内壁开均匀的定子铁芯槽而成，定子铁芯齿与定子铁芯槽均匀间隔分布在定子铁芯模型内壁上。定子屏蔽套内部设计支撑筒以减少空腔体积，从而减少空腔中液压油充入量。支撑筒的壁厚由额定液压力通过数值模拟结果确定。
 所述组件台架在台面中间开有中心孔，液压管路排油管、注油管穿过此孔而分别安装到支撑筒内壁上开设的排油口和注油口，台面上方设有用来盛放卸压后拆卸设备时残留在设备中的液压油的油槽。
所述液压系统包括排油管、注油管、液压阀块及液压泵，液压系统实现向定子屏蔽套内壁与支撑筒外壁间形成的封闭空腔充满油液和使封闭空腔内空气的排出，并实现向空腔内继续通入高压油来达到增压的目的；受控制系统控制的液压系统可以利用计算机编程来实现向空腔内部反复加载-保压-卸载的加载路径，以使屏蔽套的装配在保证其壁厚均匀的前提下达到精准无隙贴附的效果。
所述控制模块包括显示屏、控制开关、控制面板以及电缆线组成，采用电液控制相结合，通过控制面板编程，并由可编程逻辑控制器PLC的模拟量输入信号调节比例溢流阀的输入电流来控制液压泵的出口压力，进而控制液压系统动作，从而对加载压力及路径进行精确控制。
所述定子屏蔽套的尺寸范围: 高度300mm-4000mm,内径为400mm-600mm；厚度为0.3mm-0.6mm。
本发明所达到的有益效果是：这种核主泵定子屏蔽套无隙塑性贴附精密装配设备
由定子组件、组件台架、液压系统、控制模块四部分组成。定子铁芯模型简化了结构和加工工艺并节省了材料；定子屏蔽套内采用内加支撑筒，减少了液压油用量，增加了设备的安全性；专门设计的上下密封结构，避免了屏蔽套装配过程中因褶皱而失效，解决了超薄大长径比定子屏蔽套内高压无隙塑性贴附安装时的密封难题；利用液体的不可压缩性，通过计算机编程精确控制经工艺数值分析确定的液压力及其加载路径,实现超薄大长径比定子屏蔽套反复、均匀加载和卸载的装配过程，从而精确地控制材料的塑性变形，实现屏蔽套的无隙塑性变形贴附。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
图 1 为一种核主泵定子屏蔽套无隙塑性贴附精密装配设备。
图 2 为图 1 中 A-A 的剖面结构示意图。
图 3 为图 1 中 A 结构局部放大图。
图 4 为定子铁芯模型横截面的 1/4 示意图。
图中：1. 上螺栓组件，2. 上端盖，3. 上密封环，4. 上支撑环，5. 定子铁芯模型，6. 支撑筒，7. 定子屏蔽套，8. 下支撑环，9. 下密封环，10. 下端盖，11. 油槽，12. 固定螺栓，13. 下螺栓组件，14. 组件台架，15. 排气口，16. 注油口，17. 排油口，18. 排油管，19. 注油管，20. 液压阀块，21. 显示屏，22. 控制开关，23. 控制面板，24. 定子铁芯槽，25. 定子铁芯齿。
具体实施方式
图1与图 2 中，下端盖10 通过下螺栓组件 13 和固定螺栓 12 固定在组件台架 14上，下支撑环 8 通过紧定螺钉固定在下端盖 10 上，支撑筒 6 通过下支撑环 8 和下端盖 10 的中心孔嵌在组件台架 14 上，定子屏蔽套 7 在下支撑环 8 与下密封环 9 的共同作用下固定在下支撑环 8 外表面，定子铁芯模型 5 通过下端盖 10、下螺栓组件 13 固定在下端盖 10 上，上支撑环 4 通过其中心 孔套在支撑筒 6 上，上端盖 2 和支 撑筒 6 通过上螺栓组件 1 与定子铁芯模型 5 连接。
图 3 是图 2 中结构 A 的局部放大图。
图 4 是图 1 与图 2 中定子铁芯模型 5 的 1/4 横截面图。
将上述装置应用于核主泵定子屏蔽套 7 的无隙塑性贴附精密装配。整个过程可以
分为两个阶段：准备阶段、装配阶段。具体操作如下：
（1）准备阶段
首先，将下支撑环 8 通过紧定螺栓固定在下端盖 10 上，然后将下端盖 10 通过固定螺栓
12 固定在组件台架 14 上。支撑筒 6 下端插入下支撑环 8 与下端盖 10 中间的孔内，通过支撑筒 6 上预制的轴肩来实现支撑筒 6 的轴向固定。然后将定子屏蔽套 7 从上部套入下支撑环 8 外表面，将下密封环 9 压入定子屏蔽套 7 外表面与下端盖 10 上伸出部分内表面之间形成的间隙中，实现对定子屏蔽套 7 的下端密封。
然后，将定子铁芯模型 5 套入定子屏蔽套 7 外侧，并通过下螺栓组件 13 固定在下端盖 10 与组件台架 14 上，将上支撑环 4 通过其中间的孔套入支撑筒 6 上。 将上密封环 3放入定子屏蔽套 7 外表面与定子铁芯模型 5 内表面形成的间隙中，上端盖 2 和支撑筒 6 通过上螺栓组件 1 与定子铁芯模型 5 连接。而上密封环 3 因受到预制在上端盖 2 上的齿挤压而径向膨胀，将屏蔽套 7 压紧在上支撑环 4 上，完成上端密封。
将注油管 19 的管接头安装在注油口 16 上，排油管 18 的管接头安装在排油 口 17上。
（2）装配阶段
开启总电源和油泵，打开微机，进入控制系统界面；按照计算机工艺模拟获得的液压力和加载路径，设定加压速度、压力保持点、保压时间，进入加压状态，此过程可能包括加载 - 卸载 - 再加载的反复加载过程，目消除定子屏蔽套的弹性变形对贴附效果的影响；密切观察定子屏蔽套上变形传感器及压力传感器、压力表数值及控制系统界面控制数据的变化，直到定子屏蔽套贴附装配结束。

Claims (5)

1. 一种核主泵定子屏蔽套无隙塑性贴附精密装配设备，它包括液压系统和控制模块，其特征在于：它还包括定子组件和组件台架，所述定子组件部分包括上螺栓组件（1）、上端盖（2）、上密封环（3）、上支撑环（4）、定子铁芯模型（5）、支撑筒（6）、定子屏蔽套（7）、下支撑环（8）、下密封环（9）、下端盖（10）和下螺栓组件（13），下端盖（10）通过下螺栓组件（13）和固定螺栓（12）固定在组件台架（14）上，下支撑环（8）通过紧定螺钉固定在下端盖（10）上，支撑筒（6）通过下支撑环（8）和下端盖（10）的中心孔嵌在组件台架（14）上，定子屏蔽套（7）通过下支撑环（8）与下密封环（9）共同作用固定在下支撑环（8）外表面，定子铁芯模型（5）通过下螺栓组件（13）固定在下端盖（10）上，上支撑环（4）通过其自己的中心孔套在支撑筒（6）上，上端盖（2）、支撑筒（6）通过上螺栓组件（1）与定子铁芯模型（5）连接；
所述组件台架在台面中间开有中心孔，液压管路排油管（18）和注油管（19）穿过此孔而安装到支撑筒（6）内壁的排油口（17）和注油口（16）上，台面上方设有用来盛放泄压后拆卸设备时残留在设备中的液压油的油槽（11）；
所述液压系统包括排油管（18）、注油管（19）、液压阀块（20）及液压泵；
所述控制模块包括显示屏（21）、控制开关（22）、控制面板（23）以及电缆线，采用电液控制相结合，通过控制面板（23）编程，并由可编程逻辑控制器PLC的模拟量输入信号调节比例溢流阀的输入电流来控制液压泵的出口压力。
2.根据权利要求1所述的一种核主泵定子屏蔽套无隙塑性贴附精密装配设备，其特征在于：所述注油口（16）、排油口（17）、排气口（15）均开在支撑筒（6）的壁上，且注油口（16）、排气口（15）靠近上端盖（2），排油口（17）则靠近下端盖（10）。
3.根据权利要求1所述的一种核主泵定子屏蔽套无隙塑性贴附精密装配设备，其特征在于：所述定子铁芯模型（5）是模拟真实定子铁芯结构，在一定壁厚的空心圆筒内壁均匀加工定子铁芯槽（24），定子铁芯齿（25）与定子铁芯槽（24）均匀间隔分布在定子铁芯模型（5）内壁上；定子铁芯模型（5）的长度范围为400mm-4000mm，内径范围为400mm-600mm。
4.根据权利要求1所述的一种核主泵定子屏蔽套无隙塑性贴附精密装配设备，其特征在于：所述定子屏蔽套（7）内采用了用以减少液压油用量、增加设备安全性的支撑筒（6）。
5. 根据权利要求1所述的一种核主泵定子屏蔽套无隙塑性贴附精密装配设备，其特征在于：所述定子屏蔽套（7）的尺寸范围为300mm-4000mm，内径为400mm-600mm；厚度为0.3mm-0.6mm。
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