CN104564693A - 一种核电站化学与容积控制系统用多级离心补水泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站化学与容积控制系统用多级离心补水泵，所述多级离心补水泵包括：泵筒体，所述泵筒体内设置有安置腔；轴承部件，所述轴承部件包括驱动端轴承部件和非驱动端轴承部件；泵盖，所述泵盖安装在泵筒体一端；密封体，所述密封体分别设置在泵筒体上的泵盖两端；泵芯包，所述泵芯包可拆卸的安置在泵筒体的安置腔内，所述泵芯包包括旋转部件和非旋转部件，所述旋转部件设置在非旋转部件内，所述旋转部件在非旋转部件内旋转做功，所述旋转部件与非旋转部件之间在轴向及径向均留有间隙；平衡装置，所述平衡装置包括平衡鼓和平衡套，所述平衡鼓固定安装在旋转部件上，所述平衡套固定安装在泵盖上。本发明结构紧凑，满足核电站要求的拆装空间尺寸限制，且轴较粗，轴承跨距短，转子刚性强，运转的可靠性高。

Description

一种核电站化学与容积控制系统用多级离心补水泵

技术领域

本发明涉及一种离心补水泵，具体设计一种用于AP1000及CAP1400三代核电机组的核电站化学与容积控制系统的补水泵。

背景技术

中国引进美国三代核电AP1000压水堆核电技术，其化学与容积控制系统需要补水泵—化容补水泵，该泵设计使用寿命为60年，所要求性能参数的流量小、杨程高，且要求设备的尺寸紧凑，泵为间断运行，需要能频繁启停，运转可靠性高。

目前国际上，AP1000三代核电机组尚无运行业绩，中国为首次建造，所以化容补水泵在国内、外均无可满足要求且有运行业绩的泵产品。中国正在研制的CAP1400机组核电技术，其化容补水泵的要求与AP1000机组要求一致，为了给AP1000机组、CAP1400机组提供合格产品，实现核电设备国产化，现在需要一种同时满足AP1000/CAP1400核电要求的化容补水泵。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：需要同时满足AP1000/CAP1400核电要求的化容补水泵，从而提供一种核电站化学与容积控制系统用多级离心补水泵。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种核电站化学与容积控制系统用多级离心补水泵，所述多级离心补水泵包括：

泵筒体，所述泵筒体内设置有安置腔；

轴承部件，所述轴承部件包括驱动端轴承部件和非驱动端轴承部件，所述驱动端轴承部件和非驱动端轴承部件分别对应设置在泵筒体外的两端；

泵盖，所述泵盖安装在泵筒体一端；

密封体，所述密封体分别设置在泵筒体上的泵盖两端；

泵芯包，所述泵芯包可拆卸的安置在泵筒体的安置腔内，所述泵芯包包括旋转部件和非旋转部件，所述旋转部件设置在非旋转部件内，且旋转部件在非旋转部件内旋转做功，从而对流入泵芯包内的介质逐级增压，所述旋转部件与非旋转部件之间在轴向及径向均留有间隙；

平衡装置，所述平衡装置包括平衡鼓和平衡套，所述平衡鼓固定安装在旋转部件上，所述平衡套固定安装在泵盖上。

在本发明的一个优选实施例中，所述旋转部件包括多级叶轮与泵轴，所述每级叶轮通过键依次同向套装在泵轴上，所述泵轴通过键带动多级叶轮旋转做功，所述泵轴横向穿过泵筒体的安置腔、密封体，所述泵轴的两端分别安装在驱动端轴承部件和非驱动端轴承部件上，所述非旋转部件包括多级导叶和多级中段，所述每级导叶对应镶嵌在每级中段内。

在本发明的一个优选实施例中，所述泵盖安装在设置有非驱动端轴承部件的一端。

在本发明的一个优选实施例中，所述密封体包括驱动端密封体和非驱动端密封体，所述驱动端密封体设置在设置有驱动端轴承部件的一端，所述非驱动端密封体对应设置在另一端。

在本发明的一个优选实施例中，所述密封体上还设置有集装式机械密封。

在本发明的一个优选实施例中，所述驱动端轴承部件为圆柱滚动轴承，所述非驱动端轴承部件为双列角接触轴承。

在本发明的一个优选实施例中，所述泵轴上设置有甩油环，所述泵轴上的轴承室采用空冷型式。

在本发明的一个优选实施例中，所述平衡鼓采用双平衡鼓结构，所述平衡鼓位于最后一级导叶的后面。

在本发明的一个优选实施例中，所述泵筒体上还设置有吸入法兰、吐出法兰和平衡回水管，所述吸入法兰、吐出法兰分别设置在泵筒体两端，所述平衡回水管横跨泵筒体两端。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

（1）本发明结构紧凑，满足核电站要求的拆装空间尺寸限制，且轴较粗，轴承跨距短，转子刚性强，运转的可靠性高。

（2）本发明结构简单，方便拆卸，大大缩短了维修时间。

（3）本发明大大提高了泵筒体内流动介质的流动速度，提高了工作效率和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明提供的旋转部件与非旋转部件的结构示意图；

图3为本发明与其他机构的配套示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，本发明提供的一种核电站化学与容积控制系统用多级离心补水泵主要包括泵筒体100、泵芯包200、泵盖140、密封体、轴承部件和平衡装置。

泵筒体100，为一圆柱筒体，在其内部设置有用于安置泵芯包200的安置腔，其是本装置的保护壳，用于保护在其内部运行的泵芯包200。

在泵筒体100的上端的左右两端分别设置有吸入法兰110和吐出法兰120，吸入法兰110和吐出法兰120是作为装置的进口和出口，便于在泵筒体100内部运行的介质的进出。

并且在泵筒体100的上表面的左右两端还横跨一平衡回水管130，用于平衡吸入法兰110和吐出法兰120之间的介质。

在泵筒体100上还设置有一泵盖140，泵盖140通过螺栓141与螺母142相配合固定安置在泵筒体100上。

泵芯包200，可拆卸的安置在泵筒体100的安置腔内，并且泵芯包200可以从泵筒体100中整体抽出，这样便于维修，大大缩短停机检修时间。

参见图2，泵芯包200包括旋转部件与非旋转部件，旋转部件设置在非旋转部件内，旋转部件可在非旋转部件内旋转做功，从而对流入泵芯包内的介质逐级增压，并且旋转部件与非旋转部件之间在轴向及径向均留有标准的间隙，这样不影响旋转部件在非旋转部件内旋转。

旋转部件包括多级叶轮220和泵轴240。

多级叶轮220，采用闭式离心叶轮，每级叶轮220的具体形状为L形，每级叶轮220的底部通过键依次同向套装在泵轴240上，并且多级叶轮220可随着泵轴240的旋转而进行旋转做功。

多级叶轮220是用来对流入泵芯包200内的介质进行逐级增压的，当多级叶轮随着泵轴240旋转时，多级叶轮220内部的叶轮220叶片会对泵筒体100内流动介质持续做功，流入泵芯包200内的介质会从多级叶轮220的初级叶轮220逐级流入到末级叶轮220，这样增加了流动介质的流动速度，介质经过扩散，介质的动能转换为介质的压力能，从而达到需要的压力。

泵轴240，与多级叶轮220固定连接，并且泵轴240在非旋转部件内旋转时可带动多级叶轮220在非旋转部件内旋转做功，从而形成一逐级增压装置，对泵芯包200内的流动介质进行逐级增压。

泵轴240的具体安装位置为：横向穿过泵筒体100的安置腔，并且当泵轴240穿过泵筒体100的安置腔时，不在泵筒体100安置腔内的两个连接端上分别设置有驱动端轴承部件241和非驱动端轴承部件242，并且驱动端轴承部件241和非驱动端轴承部件242与泵轴240活动连接，这样不影响泵芯包200从泵筒体100安置腔内抽出。

本装置采用的泵轴240的轴承室采用甩油环，轴承箱为空冷型式，无需外接的冷却管路，使用时非常方便。

另外，泵轴240采用稀油润滑，在运转时，甩油环转动将稀油带给泵轴240，这样就起到润滑的作用，从而实现自润滑，不需要加工润滑，从而节约了时间和提供了效率。

非旋转部件，其具体是充当旋转部件的外部壳体，可对旋转部件进行保护，便于旋转部件在其内部旋转做功。

非旋转部件包括多级中段210和多级导叶230。

多级中段210，有若干个中段组成，每级中段210的具体形状为倒L形，每级中段210对应设置在每级导叶230外，并且每级中段210还与每级叶轮220相配合，每级中段210的底端对应设置在上一级叶轮220尾端的上端，这样当多级叶轮220随着泵轴240从泵筒体100的安置腔内抽出时，每级中段210会被与之配合的上一级叶轮220轴向推动前进，从而实现多级中段210随着多级叶轮220一起抽出。

每级中段210通过螺栓相连接，之间用密封圈密封，从而形成一个密封的壳体，其是泵芯包200的外壳，即要承受泵芯包200内部每级介质的内部压力，又承受泵出口介质的外部压力。

多级导叶230，为径向导叶230，由若干导叶230组成，每级导叶230的形状与每级中段210的形状相配合，也为倒L形，这样，每级导叶230可依次同向对应镶嵌在每级中段210内。

多级导叶230具体是设置在多级中段210与多级叶轮220之间，由于多级导叶230的形状为倒L形，而多级叶轮220的形状为L形，这样多级叶轮220可设置在多级导叶230内，并且多级叶轮220与多级导叶230之间在轴向及径向均留有标准的间隙，从而不影响多级叶轮220在多级导叶230内旋转。

多级导叶230是用来作为多级叶轮220的外壳，对多级叶轮220进行保护，其还可以用来对叶轮220做功后的介质进行收集、扩散和导向，通过多级导叶230与多级叶轮220的相互配合，可对泵芯包200内的流动介质进行逐级增压。

具体的逐级增压方式如下：

当泵轴240带动多级叶轮220旋转做功时，泵芯包200内的流动介质会先流入到多级叶轮220的初级叶轮220上，初级叶轮220会对介质旋转做功，然后会将做功后的介质流入到多级导叶230内的初级导叶230上，这时初级导叶230会对介质进行收集、扩散，然后将介质导向进入下级叶轮220的进口位置，下级叶轮220继续对介质继续进行旋转做功，由于这时候的介质是经过初级导叶230收集和扩散的，所以介质的压力会增加，经过下级叶轮220旋转做功后的介质会流入到下级导叶230上，下级导叶230会对介质继续进行收集、扩散，然后导向到再下一级叶轮220上，以此类推，直到介质流入到末级叶轮220，从而实现了对介质的逐级增压。

由于多级叶轮220、多级导叶230和多级中段210之间是相互配合的，多级导叶230镶嵌在多级中段210内，多级叶轮220设置在多级导叶230内，而多级叶轮220又是套装在泵轴240上，这样当泵轴240从泵筒体100的安置腔内抽出时，中段210、叶轮220、导叶230也会随之抽出，从而实现泵芯包200从泵筒体100中整体抽出。

参见图1，驱动端轴承部件241，设置在泵筒体100外的一端，其为一圆柱滚动轴承，本装置采用圆柱滚动轴承可用来平衡轴向力。

非驱动端轴承部件242，设置在泵筒体100外的一端，具体设置在泵筒体100上设置有泵盖140的一端，其采用双列角接触轴承，这样可以限制泵轴240的两方面的轴向位移，有利于泵轴240的位置的固定。

为了防止驱动端轴承部件241和非驱动端轴承部件242与泵轴240连接松动，从而影响泵轴240的运转，在泵筒体100与泵轴240两端相应的位置上设置有连接架，连接架分别与驱动端轴承部件241和非驱动端轴承部件242活动连接。

在泵筒体100的两端与泵轴240连接处设置有密封体。

密封体包括驱动端密封体300和非驱动端密封体310，驱动端密封体300与非驱动端密封体310通过螺栓固定在泵筒体100的两端。

驱动端密封体300设置在驱动端轴承部件241的一端，非驱动端密封体310设置在非驱动端轴承部件242的一端。

在驱动端密封体300和非驱动端密封体310上分别设置有机械密封320，这样通过机械密封320与密封体的配合设置，可以保持泵筒体100的密封性。

机械密封320为集装式结构，采用泵内介质自冲洗，无需外接的冷却、冲洗管路。

在本发明提供的一种核电站化学与容积控制系统用多级离心补水泵上还设置一平衡装置。

平衡装置，具体设置在泵芯包200内的最后一级导叶230后面，并与泵盖140相配合，其是用来平衡泵轴240的轴向力。

平衡装置包括平衡套400和平衡鼓410。

平衡套400与平衡鼓410连接，并且平衡套400还通过螺栓固定在泵盖140上，其是用来保护平衡鼓410。

平衡鼓410，与平衡套400连接，对应设置在芯包200内的最后一级导叶230的后面，本装置提供的平衡鼓410采用双平衡鼓结构，自动平衡由水力产生的轴向力，安全可靠。

下面是补水泵的安装步骤：

首先将多级叶轮220的每级叶轮220通过键依次同向套装在泵轴240上，然后将每级导叶230依次同向对应镶嵌在每级中段210内，然后将多级导叶230安置在多级叶轮220上，然后再用螺栓将各级中段连接，从而形成泵芯包200。

将组装好的泵芯包200装入泵筒体100。

将平衡套400用螺栓联接固定地装在泵盖140上。

将带有平衡套400的泵盖140装到泵筒体100上，泵芯包200用止口定位，然后用螺栓141和螺母142将泵盖140与泵筒体100联接固定，并预紧。

将平衡鼓410装到泵轴240上，并固定。

将驱动端密封体300和非驱动端密封体310分别装在泵筒体100的两端，用螺栓紧固。

将两套集装式机械密封320分别装在驱动端密封体300和非驱动端密封体310上。

将驱动端轴承部件241和非驱动端轴承部件242分别装在泵轴240两端，用连接架分别与泵筒体100两端相应的位置联接。

将吸入法兰110、吐出法兰120、平衡回水管130分别装在泵筒体100的相应位置，用螺栓联接并紧固。

本发明提供的化容补水泵，由平衡鼓410合理平衡轴向力，滚动轴承平衡残余轴向力，轴承自润滑，密封自冲洗，无需复杂的机械密封冷却管路和轴承箱冷却管路。可以做到即用即启动，可频繁启停，可靠性高。

本发明提供的化容补水泵的泵整体结构紧凑，满足核电站要求的拆装空间尺寸限制，且轴较粗，轴承跨距短，转子刚性强，运转的可靠性高。

参见图3，将装好的补水泵安装在底座500上，用压紧螺栓510与压紧螺母520联接紧固，并预紧。

然后将电机600安装在底座500上，并与补水泵中心按要求对中，然后用膜片联轴器700将已对中的补水泵与电机600联接。

最后将联轴器护罩800安装在底座500的相应位置。

这样泵与驱动机用膜片联轴器700连接接，中间有加长节，在对泵轴240、机械密封320等进行维护修理时，可以不移动泵与电机600，方便可靠。

本发明与电机600配合过程如下：

将化容补水泵正确安装后，需在泵轴240的两端驱动端轴承部件241和非驱动端轴承部件242内按要求的油位加入适中的油量。

然后打开进口阀门，使泵内充满介质，且排气完成，然后用工具盘动转子，确保转子无异常，再检查电机600的转向是否正确。

最后，关闭出口阀，启动机组，电机600运转平稳后，再打开出口阀门，调节阀门使泵在所要求的工况下运行。

运转时，介质经泵吸入法兰110进入泵筒体100的安置腔内，经每级叶轮220叶片的作用，进而在每级导叶230的导流作用下，进入下一级叶轮220进口，依次逐级增压，最终经泵吐出法兰120流出泵组，进入系统管路。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种核电站化学与容积控制系统用多级离心补水泵，其特征在于：所述多级离心补水泵包括：

泵筒体，所述泵筒体内设置有安置腔；

轴承部件，所述轴承部件包括驱动端轴承部件和非驱动端轴承部件，所述驱动端轴承部件和非驱动端轴承部件分别对应设置在泵筒体外的两端；

泵盖，所述泵盖安装在泵筒体一端；

密封体，所述密封体分别设置在泵筒体上的泵盖两端；

泵芯包，所述泵芯包可拆卸的安置在泵筒体的安置腔内，所述泵芯包包括旋转部件和非旋转部件，所述旋转部件设置在非旋转部件内，且旋转部件在非旋转部件内旋转做功，从而对流入泵芯包内的介质逐级增压，所述旋转部件与非旋转部件之间在轴向及径向均留有间隙；

平衡装置，所述平衡装置包括平衡鼓和平衡套，所述平衡鼓固定安装在旋转部件上，所述平衡套固定安装在泵盖上。

2.根据权利要求1所述的一种核电站化学与容积控制系统用多级离心补水泵，其特征在于：所述旋转部件包括多级叶轮与泵轴，所述每级叶轮通过键依次同向套装在泵轴上，所述泵轴通过键带动多级叶轮旋转做功，所述泵轴横向穿过泵筒体的安置腔、密封体，所述泵轴的两端分别安装在驱动端轴承部件和非驱动端轴承部件上，所述非旋转部件包括多级导叶和多级中段，所述每级导叶对应镶嵌在每级中段内。

3.根据权利要求1所述的一种核电站化学与容积控制系统用多级离心补水泵，其特征在于：所述泵盖安装在设置有非驱动端轴承部件的一端。

4.根据权利要求1所述的一种核电站化学与容积控制系统用多级离心补水泵，其特征在于：所述密封体包括驱动端密封体和非驱动端密封体，所述驱动端密封体设置在设置有驱动端轴承部件的一端，所述非驱动端密封体对应设置在另一端。

5.根据权利要求1所述的一种核电站化学与容积控制系统用多级离心补水泵，其特征在于：所述密封体上还设置有集装式机械密封。

6.根据权利要求1所述的一种核电站化学与容积控制系统用多级离心补水泵，其特征在于：所述驱动端轴承部件为圆柱滚动轴承，所述非驱动端轴承部件为双列角接触轴承。

7.根据权利要求2所述的一种核电站化学与容积控制系统用多级离心补水泵，其特征在于：所述泵轴上设置有甩油环，所述泵轴上的轴承室采用空冷型式。

8.根据权利要求1所述的一种核电站化学与容积控制系统用多级离心补水泵，其特征在于：所述平衡鼓采用双平衡鼓结构。

9.根据权利要求1所述的一种核电站化学与容积控制系统用多级离心补水泵，其特征在于：所述泵筒体上还设置有吸入法兰、吐出法兰和平衡回水管，所述吸入法兰、吐出法兰分别设置在泵筒体两端，所述平衡回水管横跨泵筒体两端。