CN108091405A - 反应堆一回路及反应堆主设备滚动支承装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反应堆一回路及反应堆主设备滚动支承装置，滚动支承装置包括导向组件和滚动组件。滚动组件可沿一特定方向移动地导向组件配合，导向组件或滚动组件与主设备连接，让主设备沿特定方向释放热位移。本发明的反应堆主设备滚动支承装置的滚动组件可沿一特定方向移动地导向组件配合，可以让主设备具有单向平移自由度，不仅可以有效地承载主设备的垂向载荷，同时还能限制主设备除热载荷以外的其余载荷；滚动组件在导向组件上的移动方向与主设备外的连接短管的轴线平行，在受热膨胀时，主设备只能沿连接管线的轴线方向释放热膨胀、热位移。

Description

反应堆一回路及反应堆主设备滚动支承装置

技术领域

本发明涉及核电领域，更具体地说，涉及一种反应堆一回路及反应堆主设备滚动支承装置。

背景技术

陆上商用大反应堆的一回路蒸汽发生器和主泵大都采用了一组双端带球形关节轴承的支腿组成连杆结构作为主承重支承，具备沿主管道轴线方向大范围和多向小范围位移的功能。上部采用阻尼或与拉杆组合的方式构成侧向支承，限制在事故工况下设备的侧向位移。

商用大反应堆的一回路系统主泵下支承装置通过3个支臂与泵壳连接，沿泵壳圆周均布。下支承由滚动支承及螺旋千斤顶组成。螺旋千斤顶可调节主泵的安装高度和水平度，保证管嘴对接。滚动支承采用双层结构可以实现横向、纵向滚动平移，释放一回路叠加到主泵上的热位移。

陆上大堆蒸汽发生器受一回路系统热胀冷缩特性影响，必须释放较大的热位移，其支承采用连杆支腿和阻尼的支承方式。连杆支腿和阻尼支承两端均采用球形关节轴承，这种关节轴承允许沿销轴轴线不受限的旋转，同时允许沿其它各向幅度受限的旋转。

由于连杆不稳定性和球形关节轴承的多自由度，支承允许蒸发器在管道轴线较大位移，并且允许沿其余方向发生有限的位移。连杆支腿支承具有多向自由度，必须与主管道一起构成稳定的支承系统。陆地环境下，蒸汽发生器在正常工况下长时间保持静止，在事故工况下设备受侧向冲击作用，产生短暂的与自身成正比的惯性力。由于设备中心与支承点不重合，惯性力作用于支承件产生力矩。陆地环境下蒸汽发生器长时间保持静止，连杆支腿支承仅承受垂直载荷。在地震、破口、外部冲击等事故工况下，连杆支腿无法有效传递侧向载荷及力矩作用，需要由阻尼器来承载短暂的侧向冲击载荷。

而在海洋环境的持续周期性摇摆、倾斜条件下，各主设备在水平方向会产生较大的持续交变惯性载荷，其大小与设备质量成正比。蒸汽发生器或主泵必须释放系统热胀量，陆地型的支腿支承具有多向自由度，无法提供有效的侧向支承。在海洋环境下，连接各设备的主管道就会受到较大周期性交变载荷，引起疲劳失效风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种反应堆一回路及反应堆主设备滚动支承装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种反应堆主设备滚动支承装置，包括导向组件和滚动组件；

所述滚动组件可沿一特定方向移动地所述导向组件配合，所述导向组件或所述滚动组件与主设备连接，让所述主设备沿特定方向释放热位移。

优选地，所述导向组件包括为所述滚动组件的移动方向进行导向的导轨。

优选地，所述滚动组件包括基座和可转动地设置在所述基座上的滚轮；

所述基座上设有限定所述滚动组件沿所述导轨的导向方向移动的定向机构，所述滚轮可在所述导轨的导向方向滚动地与所述导轨配合。

优选地，所述定向机构包括卡合到所述导轨上、并可沿所述导轨的导向方向来回移动地的路轨卡。

优选地，所述导轨的断面呈工字形，所述路轨卡上设有与所述导轨卡合配合的T形槽。

优选地，所述滚轮的外圈沿周圈设有卡合到所述导轨上的卡槽，以限定所述滚轮沿所述导轨的导向方向滚动。

优选地，所述滚轮组件与所述导轨之间留有间隙。

优选地，所述导向组件还包括设置于所述导轨的下侧、供所述导轨安装的调整板。

优选地，所述导轨的一端设有缓冲组件，所述缓冲组件包括提供弹力保持与所述滚动组件的基座相抵的缓冲件。

本发明还构造一种反应堆一回路，所述一回路包括主设备和连接在各主设备之间的连接短管，部分或全部所述主设备外侧设有至少一组权利要求至任一项所述滚动支承装置，所述导向组件或所述滚动组件与所述主设备连接，且所述滚动组件在所述导向组件上的移动方向与所述主设备外的连接短管的轴线平行。

优选地，所述主设备为压力容器、蒸汽发生器、主泵。

实施本发明的反应堆一回路及反应堆主设备滚动支承装置，具有以下有益效果：本发明的反应堆主设备滚动支承装置的滚动组件可沿一特定方向移动地导向组件配合，可以让主设备具有单向平移自由度，不仅可以有效地承载主设备的垂向载荷，同时还能限制主设备除热载荷以外的其余载荷；滚动组件在导向组件上的移动方向与主设备外的连接短管的轴线平行，在受热膨胀时，主设备只能沿连接管线的轴线方向释放热膨胀、热位移；由于滚动摩擦力很小，因此主设备在热膨胀过程中所受的热应力极小。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中的滚动支承装置安装到主设备上时的结构示意图；

图2是图1中的滚动支承装置的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明一个优选实施例中的反应堆一回路包括压力容器、蒸汽发生器、主泵，压力容器作为整个反应堆的定位中心，其设备中心位置不变，与蒸汽发生器、主泵通过连接短管连接构成一个闭合环路。

压力容器、蒸汽发生器、主泵作为反应堆一回路的主设备1，在一回路各主设备1起堆、停堆时温度会在室温与反应堆运行温度间变化，因此反应堆压力容器会因温度变化产生热膨胀，蒸汽发生器和主泵不仅自身产生热膨胀，还要叠加管道热伸长发生热位移。

当反应堆起堆时，一回路各主设备1及连接短管温度逐渐上升，压力容器、蒸汽发生器以及主泵均会产生热膨胀，同时各主设备1间的连接短管也会伸长。

压力容器作为整个反应堆的定位中心，其设备中心位置不变。蒸汽发生器和主泵摩擦副支座支承不仅要释放自身膨胀，同时也要释放叠加热位移。因温度跨度较大，反应堆热位移量往往多达数十毫米，如果将所有设备的支承设计为固定支承，完全限制这些热膨胀和热位移，设备和支承受的热应力会超过应力限值而发生破坏。

结合图1、图2所示，在一些实施例中，在每一主设备1的外侧设有滚动支承装置2，滚动支承装置2包括导向组件21和滚动组件22。滚动组件22可沿一特定方向移动地导向组件21配合，滚动组件22与主设备1连接，让主设备1沿特定方向释放热位移。在其他实施例中，也可只在部分主设备1外设置滚动支承装置2。

进一步地，滚动组件22与主设备1连接，导向组件21为滚动组件22提供支承和导向。滚动组件22在导向组件21上的移动方向与主设备1外的连接短管的轴线平行，在受热膨胀时，主设备1只能沿连接管线的轴线方向释放热膨胀、热位移。每一主设备1外可以设置一组滚动支承装置2，也可设置多组滚动支承装置2。

在蒸汽发生器或主泵与压力容器连接短管的轴线方向，蒸汽发生器或主泵自身热膨胀和叠加的系统热膨胀都在同一方向，滚动支承装置2布置在与连接短管轴线平行的方向，使滚动组件22的移动方向与短管轴线平行。

另外，由于限定了滚动组件22在导向组件21的滚动方向，当在主设备1上设置多个滚动支承装置2时，还能限制主设备1在其它各方向的平移和旋转自由度，可以避免由于海洋环境引起的横摇、纵摇、横倾、纵倾以及垂荡的周期性交变载荷长期作用，致使各主设备1承受很大的侧向惯性载荷，也就避免了这些交变载荷直接作用在各主设备1管道连接处等薄弱环节，减小疲劳风险。

在其他实施例中，也可将导向组件21与主设备1连接，让滚动组件22对导向组件21进行支承，能限定主设备1释放热膨胀、热位移的方向即可。

在一些实施例中，导向组件21包括为滚动组件22的移动方向进行导向的导轨211。滚动组件22包括基座221和可转动地设置在基座221上的滚轮222；基座221上设有限定滚动组件22沿导轨211的导向方向移动的定向机构223，滚轮222可在导轨211的导向方向滚动地与导轨211配合。进一步地，滚轮222组件可沿导轨211以极低阻力滚动，仅允许与之焊接的基座221沿导轨211方向平移。

有了定向机构223，可以保证滚动组件22在导向组件21上沿导轨211的导向方向移动，为滚轮222滚动导向，实现单自由度滚动，限制滚动组件22在其他方向上有大的移动。进一步地，定向机构223包括卡合到导轨211上、并可沿导轨211的导向方向来回移动地的路轨卡2231。

优选地，导轨211的断面呈工字形，路轨卡2231上设有与导轨211卡合配合的T形槽2232，路轨卡2231沿导轨211的导向方向卡合到导轨211上。

进一步地，滚轮222的外圈沿周圈设有卡合到导轨211上的卡槽，以限定滚轮222沿导轨211的导向方向滚动，让滚动组件22在导向组件21上的移动方向更加准确。由于有定向机构223限定滚动组件22在导轨211上的移动方向，滚轮222上的卡槽也可取消。

滚动支承装置2原理上只允许单自由度，而蒸汽发生器和主泵在热膨胀时会产生自身径向胀和系统叠加热位移两种运动，若二者方向不一致，滚动支承装置2也会沿多向位移矢量合成方向运动。但系统叠加热位移的距离远大于设备自胀的位移距离，优选地，滚轮222组件与导轨211之间留有间隙，在热位移发生时，预留间隙自动补偿径向自胀。

进一步地，可以在滚轮222的卡槽和路轨卡2231的T形槽2232与导轨211之间预留间隙。滚动支承装置2既能有效的平衡各种载荷，包括周期性交变载荷，同时又具有一定侧向自由度能释放热膨胀和热位移，减小热应力，优化管道受力。

在一些实施例中，导向组件21还包括设置于导轨211的下侧、供导轨211安装的调整板213，调整板213设置在支承座等座体上。有了调整板213，在安装导轨211时，可以通过现场实测配做，实现导轨211面的标高和水平度微调。

进一步地，导轨211的一端设有缓冲组件214，缓冲组件214包括挡壁2142和提供弹力保持与滚动组件22的基座221相抵的缓冲件2141，缓冲件2141设置于挡壁2142与滚动组件22相对的一侧。缓冲件2141可为弹簧，弹簧套设在导向杆上；缓冲件2141也可为软质的缓冲材料，设置在调整杆的端部。

在热位移结束时或在事故工况时，由缓冲件2141来缓冲设备的惯性冲击，以减轻连接短管等薄弱处的受力。缓冲行程结束后为极限限位点，可以限制设备的极限位置，防止连接短管受力过大而破坏。

缓冲组件214在事故工况下缓冲设备的冲击，同时限制设备的极限位置在规范要求范围内，保证一回路系统压力边界的完整性。

缓冲件2141在轨道末端极限位置，热态时限制基座221沿轨道平移，从而限制蒸发器沿热位移自由度方向的位移，从而避免连接短管受持续的交变拉压载荷作用，减小疲劳风险。

滚动支承装置2可以用于承载海洋环境反应堆蒸汽发生器或主泵所受的各种载荷；单自由度滚轮222组件满足蒸汽发生器和主泵的热膨胀、热位移要求，同时又能在事故工况下限制设备的极限位置，避免减小管道受力过大。

本发明具有以下优点：

1.采用滚动摩擦的原理，滚轮222可沿导轨211定向滚动，能释放一回路系统冷、热态变化引起的设备自胀和热位移叠加，摩擦阻力小，热应力响应也能降到极低的水平；

滚动支承装置2采用滚轮222和导轨211为主承载结构，导轨211定向释放单自由度热位移，既可承载设备垂直向下的自重也可承载倾翻等事故工况的轴向载荷和扭矩，优化管道受力。

2.采用路轨卡2231、滚轮222凹槽与轨道配合的双重导向装置，保证滚轮222组件在滚动过程中仅沿轨道方向单自由度滚动，防止设备产生其它向的平移和旋转，减小连接短管所受力矩仅受拉、压力作用；

3.导轨211底部安装调整板213，现场实测后分别配板，实现设备调平和标高微调；

4.支点布置灵活，可选择在设备的重心附近或重心以上支承，减小主设备1产生的力矩，优化支承及连接短管的受力状态，保证一回路系统安全性；

5.陆地大堆的连杆阻尼支承结构尺寸大，不适于舰船或空间有限的场合。滚动支承结构紧凑，可在狭小空间实现有效的载荷传递；

6.滚动支承装置2仅在热位移自由度方向具有单自由度，可以实现设备的位移导向、定向功能；

7.滚动支承装置2端部设有限位并装有缓冲组件214，可在事故工况下限制设备的极限位置并在冲击时缓冲，保护一回路压力边界的完整性。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种反应堆主设备滚动支承装置（2），其特征在于，包括导向组件（21）和滚动组件（22）；

所述滚动组件（22）可沿一特定方向移动地所述导向组件（21）配合，所述导向组件（21）或所述滚动组件（22）与主设备（1）连接，让所述主设备（1）沿特定方向释放热位移。

2.根据权利要求1所述的反应堆主设备滚动支承装置（2），其特征在于，所述导向组件（21）包括为所述滚动组件（22）的移动方向进行导向的导轨（211）。

3.根据权利要求2所述的反应堆主设备滚动支承装置（2），其特征在于，所述滚动组件（22）包括基座（221）和可转动地设置在所述基座（221）上的滚轮（222）；

所述基座（221）上设有限定所述滚动组件（22）沿所述导轨（211）的导向方向移动的定向机构（223），所述滚轮（222）可在所述导轨（211）的导向方向滚动地与所述导轨（211）配合。

4.根据权利要求3所述的反应堆主设备滚动支承装置（2），其特征在于，所述定向机构（223）包括卡合到所述导轨（211）上、并可沿所述导轨（211）的导向方向来回移动地的路轨卡（2231）。

5.根据权利要求4所述的反应堆主设备滚动支承装置（2），其特征在于，所述导轨（211）的断面呈工字形，所述路轨卡（2231）上设有与所述导轨（211）卡合配合的T形槽（2232）。

6.根据权利要求3至5任一项所述的反应堆主设备滚动支承装置（2），其特征在于，所述滚轮（222）的外圈沿周圈设有卡合到所述导轨（211）上的卡槽，以限定所述滚轮（222）沿所述导轨（211）的导向方向滚动。

7.根据权利要求2至5任一项所述的反应堆主设备滚动支承装置（2），其特征在于，所述滚轮（222）组件与所述导轨（211）之间留有间隙。

8.根据权利要求2至5任一项所述的反应堆主设备滚动支承装置（2），其特征在于，所述导向组件（21）还包括设置于所述导轨（211）的下侧、供所述导轨（211）安装的调整板（213）。

9.根据权利要求2至5任一项所述的反应堆主设备滚动支承装置（2），其特征在于，所述导轨（211）的一端设有缓冲组件（214），所述缓冲组件（214）包括提供弹力保持与所述滚动组件（22）的基座（221）相抵的缓冲件（2141）。

10.一种反应堆一回路，所述一回路包括主设备（1）和连接在各主设备（1）之间的连接短管，其特征在于，部分或全部所述主设备（1）外侧设有至少一组权利要求1至9任一项所述滚动支承装置（2），所述导向组件（21）或所述滚动组件（22）与所述主设备（1）连接，且所述滚动组件（22）在所述导向组件（21）上的移动方向与所述主设备（1）外的连接短管的轴线平行。

11.根据权利要求10所述的反应堆一回路，其特征在于，所述主设备（1）为压力容器、蒸汽发生器、主泵。