CN106612029B - 一种压水堆核电站主冷却剂泵电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压水堆核电站主冷却剂泵电机，包括定子、转子、上机架、下机架、空气冷却器、止逆装置及飞轮；上机架和下机架分别安装在定子机座的上端和下端，空气冷却器安装在定子机座的外侧；转子安装在定子内；转子上部通过上部径向轴承和推力轴承支撑在上机架上，上部径向轴承和推力轴承安装在上机架的油箱内，该油箱内设有油水冷却器；转子下部通过下部径向轴承支撑在下机架上；下部径向轴承安装在下机架上的油箱内，该油箱内设有油水冷却器；所述的止逆装置安装在转子顶端，飞轮安装在转子上，位于下部径向轴承的下方。本发明解决了轴承室漏油及雾化的问题；降低了运行时的噪声；本发明还具有安全性高，稳定性和可维护性好的优点。

Description

一种压水堆核电站主冷却剂泵电机

技术领域

本发明属于核电站设备技术领域，具体是涉及一种压水堆核电站主冷却剂泵电机。

背景技术

主冷却剂泵（简称核主泵）是核电站重要设备，被喻为反应堆冷却系统的“心脏”。它的功能是驱动冷却剂在反应堆一回路冷却剂系统内循环流动，连续不断地把堆芯中产生的热量传递给蒸汽发生器，以保证裂变反应产生的热量及时传递出至二回路。主泵系统包括主泵及主泵电机。

核电站常用的主冷却剂泵电机均为立式电机，目前中国已有核电站的主冷却剂泵组均为进口设备，同步转速为1500rpm，额定功率约6500kW，电压为6kV或6.6kV。主泵系统为三轴承结构，电机最上端为大惯量飞轮，用于延长电机停电时的惰转时间。飞轮下方为一个双向推力轴承和上导轴承的组合轴承，电机、泵的转子重量及水泵推力由此轴承承受。该结构维护较为方便，但对于电机来讲轴承结构过于复杂，并且由于飞轮在泵组和电机的最上端，其对泵组运行的稳定性影响非常敏感，所以对其加工精度和装配要求非常高。另外，还存在电机轴承室漏油和油雾化进入电机影响电机寿命以及主泵电机噪声非常高的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能够解决轴承漏油和油雾化问题、运行安全性高、稳定性和可维护性好的压水堆核电站主冷却剂泵电机。

本发明采用的技术方案是：一种压水堆核电站主冷却剂泵电机，包括定子、转子、上机架、下机架、空气冷却器、止逆装置、飞轮、下部径向轴承、上部径向轴承和推力轴承；所述的上机架安装在定子机座的上端，下机架安装在定子机座的下端，空气冷却器安装在定子机座的外侧；所述的转子安装在定子内；转子上部通过上部径向轴承和推力轴承支撑在上机架上，上部径向轴承和推力轴承安装在上机架的油箱内，该油箱内设有油水冷却器；转子下部通过下部径向轴承支撑在下机架上；下部径向轴承安装在下机架上的油箱内，该油箱内设有油水冷却器；所述的止逆装置安装在转子顶端，飞轮采用脱开而不脱落结构安装在转子上，位于下部径向轴承的下方。

上述的压水堆核电站主冷却剂泵电机中，上机架的油箱与转子之间采用双层气室密封结构密封，双层气室通过管道与定子的定子绕组上端连通，管道上设有阀门；双层气室上设有气压测量表。

上述的压水堆核电站主冷却剂泵电机中，下机架的油箱的上下两端与转子之间采用双层气室密封结构密封，两个双层气室分别通过管道与定子的定子绕组下端连通，管道上分别设有阀门；两双层气室上分别设有气压测量表。

上述的压水堆核电站主冷却剂泵电机中，下机架上飞轮的安装腔室的外壳为双层圆筒结构，外壳上设有排风口；飞轮与下机架的油箱之间设有隔板，隔板上设有进风口。

上述的压水堆核电站主冷却剂泵电机中，上机架和下机架上分别设有进风口，上机架的进风口、下机架的进风口和飞轮的安装腔室的排风口处均设有减噪器。

上述的压水堆核电站主冷却剂泵电机中，上机架的油箱和下机架的油箱内的油水冷却器的冷却管采用的是单金属翅片管。

上述的压水堆核电站主冷却剂泵电机中，上机架的油箱和下机架的油箱顶部分别设有油雾分离器。

上述的压水堆核电站主冷却剂泵电机中，所述的定子机座由钢板焊接而成，截面为方形。

上述的压水堆核电站主冷却剂泵电机中，所述的转子上设有两风扇，两风扇分别位于转子铁芯的两端。

上述的压水堆核电站主冷却剂泵电机中，定子的定子绕组采用的是抗辐射少胶粉云母带整浸10KV F级绝缘结构。

上述的压水堆核电站主冷却剂泵电机中，飞轮通过衬套安装在转子的转轴上，飞轮与主泵及转子总的转动惯量≥4800kg·m²。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的转子的上部通过上部径向轴承和推力轴承支撑在上机架上，下部通过下部径向轴承支撑在下机架上，飞轮位于下部径向轴承下方，止逆装置位于转子顶部，打破了现有的主冷却剂泵电机飞轮位于电机顶部或下轴承上方的规律和设计思路，轴承油箱的密封采用双层气室的密封结构，可精密控制气封正负压，解决了轴承室漏油及雾化问题；本发明在上机架、下机架及飞轮安装腔室的排风口处设有减噪器，降低了本发明运行时的噪声；本发明通过提高空气冷却器和轴承油水冷却器散热性能，满足了本发明在正常运行时断水15min的工况下电机不损坏，本发明的运行安全性高，稳定性和可维护性好。

附图说明

图1 本发明的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明包括定子1、转子2、上机架24、下机架6、空气冷却器4、止逆装置22、飞轮10、下部径向轴承9、上部径向轴承21和推力轴承20及减噪器8。所述的定子1包括机座3、定子铁芯14和定子绕组25，机座3由钢板焊接而成，截面为方形。机座3端板上开有通风孔，使定子绕组25端部获得均匀的冷却。定子铁芯14由扇形硅钢片迭压而成，定子铁芯14上设有多个通风道，其叠压采用内压装，叠压时以冲片外圆处的拉紧螺杆定位，定子铁芯14长度尺寸叠压到位后，将定子铁芯14两端的压圈与机座3焊接，并将定子铁芯14拉紧螺杆紧固。定子绕组25由成型绕组构成，定子绕组25采用抗辐射少胶粉云母带整浸10KV F级绝缘结构。为了保护定子绕组25及引导气流分布，在定子绕组25的两端均装有一个玻璃钢挡风板固定在上机架24、下机架6上。

所述的转子2主要包括转轴19、转子铁芯15、导条16、转子压圈26、端环17、护环18及两转子风扇13等。转轴19为整体结构，转子2轴向通风道通过加工方法获得，下部径向轴承的轴承头与转轴19设计成一体。转子铁芯15由整圆硅钢片组成，以内圆为基准迭压，转子铁芯15上分布多个通风道，转子铁芯15以内圆定位叠压后，再以专用工具夹紧，加热套轴，转子铁芯15与转轴19的配合，保持一定的过盈量。热套时转轴19上带有键，键与转轴19之间以螺钉固定，转子铁芯15套转轴19后，在转轴19上的轴向固定依靠转子铁芯15两端的转子压圈26及弧键来保证。转子导条16采用硅铜合金母线，端环17采用铜锻件，转子导条16嵌入转子槽内后与端环17焊接，高强度非磁性钢制成的护环18过盈热套在转子端环17上，保护转子端环17。转子风扇13的结构采用后倾式径向风扇，采用间隙配合及销钉定位的方式安装在转轴筋的端面上。两转子风扇13安装在转轴上，分别位于转子铁芯15的两端，它使冷却空气流经定子绕组25的端部。

所述的上机架24与定子1的机座3的上端连接，所述的下机架6与定子1的机座3的下端连接，所述的空气冷却器4安装在定子1的机座3的外侧，用于对本发明内部与外部的换热。

所述的转子2安装在定子1内，转子2上部通过上部径向轴承21和推力轴承20支撑在上机架24上，推力轴承20的推力瓦采用扇形瓦弹性支承结构，上部径向轴承21采用的是可调偏心可倾瓦轴承，绝缘放置推力头上。上部径向轴承21和推力轴承20安装在上机架24的油箱内，采用油浴自润滑，该油箱内设有油水冷却器23，油水冷却器23的冷却管采用的是单金属翅片管。上机架的油箱的顶部还设有油雾分离器5，使油箱内产生的油雾在吸入油雾分离器5后凝结，然后回流到油箱。上机架24的油箱与转子2之间采用双层气室密封结构，双层气室通过管道211与定子1的定子绕组25上端连通，管道211上设有阀门12；双层气室上设有气压测量表7。通过观察气压测量表7，调节阀门12使气室内气压达到平衡，防止油箱中油雾进入电机内部。

转子2的下部通过下部径向轴承9支撑在下机架6上；下部径向轴承9采用的是可调偏心可倾瓦轴承，其绝缘放置支承板上，下部径向轴承9自带泵油孔供油。下部径向轴承9安装在下机架6上的油箱内，采用油浴自润滑。下机架6上的油箱内设有油水冷却器11，油水冷却器11的冷却管采用的是单金属翅片管，下机架的油箱的顶部还设有油雾分离器111，使油箱内产生的油雾在吸入油雾分离器111后凝结，然后回流到油箱。下机架6的油箱的上下两端与转子2之间采用双层气室密封结构密封，两双层气室分别通过管道91、管道92与定子1的定子绕组25下端连通，管道91、管道92上设有阀门93、阀门94；油箱两端的双层气室上分别设有气压测量表95、气压测量表96。通过观察气压测量表95、气压测量表96，调节阀门93、阀门94使双层气室内气压达到平衡，防止下部径向轴承9上部中的油雾进入电机内部，同时防止下部径向轴承9下部中的油雾进入飞轮10的安装腔室。

所述的止逆装置22安装在转子2顶端，在一台主泵停运而其他主泵正常运行的情况下，防止冷却剂从停运主泵倒流经过时发生反转。止逆装置22为非接触式，包括外圈、内圈、保持架、弹簧、心轴及止动块，外圈用螺栓固定在支架上，内圈套在转子2的转轴19上，内圈上沿圆周设有多个止动块，止动块可绕其各自的心轴转动，止动块带有弹簧。在内圈开始正向旋转时，止动块与外圈之间有接触式滑动，而当转速超过一定限度时（<185r/min），止动块重心处的离心力大于弹簧力，止动块与外圈分离，此时止动块与外圈处于非接触旋转状态，在内圈反转时，由于弹簧力的作用，各止动块均顶住内外圈，起到止动作用。所述的飞轮10通过衬套安装在转子2的转轴19上，位于下部径向轴承9的下方，为主泵机组提供足够的惰转惯量，飞轮与主泵及转子总的转动惯量≥4800kg·m²。飞轮10与转子2脱开而不脱落，飞轮10和转子之间不设置键。

下机架6上飞轮10的安装腔室的外壳为双层圆筒结构，飞轮10的安装腔室的外壳上设有排风口，飞轮10与下机架6的油箱之间设有隔板，隔板上设有进风口，用来解决由于飞轮10旋转引起的负压而导致漏油的问题。上机架24和下机架6上分别设有进风口，上机架24的进风口、下机架6的进风口和飞轮10的安装腔室的排风口处均设有减噪器8，减噪器8用于降低本发明运行时的噪音，减噪器8能够拆卸下来。

本发明的工作原理如下：本发明通过主出线盒连接电源，产生电磁转矩，通过联轴器传递给主泵，使主泵在额定转速下工作。反应堆厂房中的冷空气通过上机架24、下机架6上的减噪器8经过挡风板进入电机内部。一部分冷空气在转子2上的径向风扇13的作用下对定子绕组25端部进行冷却后，通过机座3端板上的通风孔到达定子1外侧。另一部分冷却空气进入转轴19上的轴向筋之间的槽，在轴向筋及转子2通风槽片所形成的径向压力下，通过转子铁芯15和定子铁芯14上的径向通风道到达定子1的外侧，此时已被加热的空气，通过机座3外侧的空气冷却器4，被其冷却后返回反应堆厂房，周而复始循环。

综上所述，本发明的转子上部通过上部径向轴承21和推力轴承20支撑在上机架24上，下部通过下部径向轴承9支撑在下机架6上，飞轮10位于下轴承9下方，止逆装置22位于转子2的顶部，打破了现有的主冷却剂泵电机飞轮10位于电机顶部或下轴承9上方的规律和设计思路。本发明的油箱和转子2之间采用双层气室密封结构进行密封，解决了轴承室漏油及雾化的问题。本发明的飞轮10的安装腔室采用双层圆筒结构，而且本发明的上机架24的进风口、下机架6的进风口及飞轮10的安装腔的进风口处设有减噪器8，降低了本发明运行时的噪声。本发明提供的压水堆核电站主冷却剂泵电机，采用了抗辐射少胶粉云母带整浸10kV F级绝缘结构，通过提高电机的启动性能，能满足泵组在高系统转动惯量（4800kg·m²）工况下正常启动电机。本发明通过提高空气冷却器4和油水冷却器11、油水冷却器23的散热性能，本发明满足在正常运行时断水15min的工况下电机不损坏，具有良好的运行安全性、稳定性和可维护性。

Claims (8)

1.一种压水堆核电站主冷却剂泵电机，其特征是：包括定子、转子、上机架、下机架、空气冷却器、止逆装置、飞轮、下部径向轴承、上部径向轴承和推力轴承；所述的上机架安装在定子机座的上端，下机架安装在定子机座的下端，空气冷却器安装在定子机座的外侧；所述的转子安装在定子内；转子上部通过上部径向轴承和推力轴承支撑在上机架上，上部径向轴承和推力轴承安装在上机架的油箱内，该油箱内设有油水冷却器；转子下部通过下部径向轴承支撑在下机架上；下部径向轴承安装在下机架上的油箱内，该油箱内设有油水冷却器；所述的止逆装置安装在转子顶端，飞轮采用脱开而不脱落结构安装在转子上，位于下部径向轴承的下方；

上机架的油箱与转子之间采用双层气室密封结构密封，双层气室通过管道与定子的定子绕组上端连通，管道上设有阀门；双层气室上设有气压测量表；

下机架的油箱的上下两端与转子之间采用双层气室密封结构密封，两个双层气室分别通过管道与定子的定子绕组下端连通，管道上分别设有阀门；两双层气室上分别设有气压测量表；

下机架上飞轮的安装腔室的外壳为双层圆筒结构，外壳上设有排风口；飞轮与下机架的油箱之间设有隔板，隔板上设有进风口。

2.根据权利要求1所述的压水堆核电站主冷却剂泵电机，其特征是：上机架和下机架上分别设有进风口，上机架的进风口、下机架的进风口和飞轮的安装腔室的排风口处均设有减噪器。

3.根据权利要求1所述的压水堆核电站主冷却剂泵电机，其特征是：上机架的油箱和下机架的油箱内的油水冷却器的冷却管采用的是单金属翅片管。

4.根据权利要求1所述的压水堆核电站主冷却剂泵电机，其特征是：上机架的油箱和下机架的油箱顶部分别设有油雾分离器。

5.根据权利要求1所述的压水堆核电站主冷却剂泵电机，其特征是：所述的定子机座由钢板焊接而成，截面为方形。

6.根据权利要求1所述的压水堆核电站主冷却剂泵电机，其特征是：所述的转子的转轴上设有两转子风扇，两转子风扇分别位于转子铁芯的两端。

7.根据权利要求1所述的压水堆核电站主冷却剂泵电机，其特征在于：定子的定子绕组采用的是抗辐射少胶粉云母带整浸10KV F级绝缘结构。

8.根据权利要求1所述的压水堆核电站主冷却剂泵电机，其特征在于：飞轮通过衬套安装在转子的转轴上，飞轮与主泵及转子总的转动惯量≥4800kg·m2。