CN108953233A - 一种用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于公开一种用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统，它包括循环冷却管道，所述主泵屏蔽电机的上部位置和下部位置分别设置有通气口，所述循环冷却管道的一端与所述主泵屏蔽电机的上部位置的通气口相连接，所述循环冷却管道的另一端与所述主泵屏蔽电机的下部位置的通气口相连接，所述循环冷却管道上分别设置有冷却源、气流动力装置和换热器；与现有技术相比，结构设计合理，整体占用空间较小，产生的载荷对主泵正常运行的影响较小，降温效果好，且冷却气体对定子线圈干扰作用小，一定程度上保护了定子线圈，拆卸方便，且采用气压、气温等仪表来监控气体的流通稳定性，大大提高了安全性能，应用广泛，实现本发明的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种散热子回路系统，特别涉及一种用于在运行核电站主泵结构和其它易在电机线圈处及其附近产生高温的主泵结构的散热子回路系统。
背景技术
新世纪以来，面临能源紧缺的巨大挑战，人们越来越重视清洁高效能源的开发和运用，其中核电具有很大的发展优势，而我国目前正在大力引进和发展第三代核电技术，根据我国《核电中长期发展规划(2005-2020年)》，到2020年我国核电装机容量超过5000kW，预计在今后30年内将会建造更多的核电机组，核能发电逐步成为我国电力工业的重要支柱之一。
压水堆核电站一回路冷却剂循环泵(简称主泵)屏蔽电机是核电站的关键设备，其安全稳定的运行对核电站的安全起着至关重要的作用，随着我国核电建造能力的提升，目前已掌握了大多核电关键设备的制造能力，但主泵在我国现已投产的核电机组当中，依然依赖国外的进口，实现核主泵的国产化将进一步促进我国核电事业的发展。
由于核主泵屏蔽电机结构、损耗分布、散热条件及工作环境的特殊性，其内部温度分布及散热情况十分复杂，近年来，国内外专家学者对大型主泵屏蔽电机的温度场及流体场进行了大量的研究，在电机内的温度分布、流体流动性以及通风结构优化方面取得了显著的成果，但针对核主泵屏蔽电机线圈的散热方面仍然较为空白。
核主泵屏蔽电机在运行过程中，电机定转子和屏蔽套等部位产生大量热损耗，定子屏蔽套又使绕组成为一个封闭区域，造成定子铁芯和绕组的温度升高，绕组端部由于散热困难，是温度场中的热点，计算温度接近200摄氏度，定子绕组的温度成为电机长期稳定运行的限制指标，所以电机的冷却措施及温升控制是保证正常运行的关键。
因此，特别需要一种用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统，以解决上述现有存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统，针对现有技术的不足，解决了主泵屏蔽电机在运行过程中定子铁芯和绕组温度过高的问题，可有效的降低定子铁芯和绕组的温度。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统，其特征在于，它包括循环冷却管道，所述主泵屏蔽电机的上部位置和下部位置分别设置有通气口，所述循环冷却管道的一端与所述主泵屏蔽电机的上部位置的通气口相连接，所述循环冷却管道的另一端与所述主泵屏蔽电机的下部位置的通气口相连接，所述循环冷却管道上分别设置有冷却源、气流动力装置和换热器。
在本发明的一个实施例中，所述循环冷却管道与所述主泵屏蔽电机的通气口之间通过对接法兰和螺栓相连接，起到拆除、更换与维修便捷的作用。
在本发明的一个实施例中，在所述循环冷却管道的外部设置有保温层，起到降低与外部环境进行热交换的作用。
在本发明的一个实施例中，在所述循环冷却管道的中上部设置有通气阀，起到控制气流流动的作用，可为手动、自动等形式。
在本发明的一个实施例中，所述换热器设置在所述循环冷却管道的中下部，所述冷却源设置在所述循环冷却管道的中部，所述气流动力装置设置在所述循环冷却管道的下部；换热器起到对循环流出来的气体进行降温的作用，冷却源起到对循环冷却管道持续补充冷却气体的作用，气流动力装置起到保持气体持续、稳定流通的作用，可为风机、鼓气机、气泵等。
在本发明的一个实施例中，在所述循环冷却管道上设置有温度仪表和气压仪表，起到监控冷却气体的作用，使气体流入主泵屏蔽电机前满足气温、气压与流速的要求，保持良好的降温和安全运行效果。
在本发明的一个实施例中，在所述循环冷却管道上设置有控制开关，通过控制开关来控制运行和关闭，控制开关可为手动、自动等形式。
在本发明的一个实施例中，所述冷却源的冷却气体在所述主泵屏蔽电机的定子线圈之间的缝隙中从下部向上部流通，到达上部的通气口，排入循环冷却管道；所述冷却气体包括但不限于为氮气、氩气、二氧化碳和空气，所述冷却气体的温度控制在-100摄氏度到50摄氏度之间。
本发明的用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统的有益效果：
1、结构设计合理，整体占用空间较小。
2、安全性能好，产生的载荷较小，对主泵正常运行的影响几乎可以忽略。
3、降温效果好，解决了降温困难的问题，且冷却气体对定子线圈干扰作用小，一定程度上保护了定子线圈。
4、可以满足以AP1000为代表的第三代核电技术反应堆屏蔽主泵的需求，通过改进也可用于其他类型泵的降温需求，应用广泛。
本发明的用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统，与现有技术相比，采用气体冷却技术，冷却气体在该散热子回路系统和电机定子线圈内循环流通，将铁芯、绕组和绕组端部的温度带出，并通过换热器将温度散播到外部环境，达到快速有效散热的目的；结构设计合理，整体占用空间较小，产生的载荷对主泵正常运行的影响较小，降温效果好，且冷却气体对定子线圈干扰作用小，一定程度上保护了定子线圈，拆卸方便，且采用气压、气温等仪表来监控气体的流通稳定性，大大提高了安全性能，应用广泛，实现本发明的目的。
本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
附图说明
图1为本发明的主泵屏蔽电机的结构示意图；
图2为本发明的散热子回路系统的结构示意图。
图中：1-主泵屏蔽电机，2-保温层，3-对接法兰，4-螺栓，5-通气阀，6-换热器，7-温度仪表，8-气压仪表，9-气流动力装置，10-冷却气体流通方向，11-定子线圈，12-循环冷却管道，13-通气口，14-冷却源。
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。
实施例
如图1和图2所示，本发明的用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统，它包括循环冷却管道12，主泵屏蔽电机1的上部位置和下部位置分别设置有通气口13，循环冷却管道12的一端与主泵屏蔽电机1的上部位置的通气口13相连接，循环冷却管道12的另一端与主泵屏蔽电机1的下部位置的通气口13相连接，循环冷却管道12上分别设置有冷却源14、气流动力装置9和换热器6。
在本实施例中，循环冷却管道12与主泵屏蔽电机1的通气口13之间通过对接法兰3和螺栓4相连接，起到拆除、更换与维修便捷的作用。
在本实施例中，在循环冷却管道12的外部设置有保温层2，起到降低与外部环境进行热交换的作用。
在本实施例中，在循环冷却管道12的中上部设置有通气阀5，起到控制气流流动的作用，可为手动、自动等形式。
在本实施例中，换热器6设置在循环冷却管道12的中下部，冷却源14设置在循环冷却管道12的中部，气流动力装置设9置在循环冷却管道12的下部；换热器6起到对循环流出来的气体进行降温的作用，冷却源14起到对循环冷却管道持续补充冷却气体的作用，气流动力装置9起到保持气体持续、稳定流通的作用，可为风机、鼓气机、气泵等。
在本实施例中，在循环冷却管道12上设置有温度仪表7和气压仪表8，起到监控冷却气体的作用，使气体流入主泵屏蔽电机1前满足气温、气压与流速的要求，保持良好的降温和安全运行效果。
在本实施例中，在循环冷却管道12上设置有控制开关，通过控制开关来控制运行和关闭，控制开关可为手动、自动等形式。
在本实施例中，冷却源14的冷却气体在主泵屏蔽电机1的定子线圈11之间的缝隙中从下部向上部流通，到达上部的通气口13，排入循环冷却管道12；所述冷却气体包括但不限于为氮气、氩气、二氧化碳和空气，所述冷却气体的温度控制在-100摄氏度到50摄氏度之间。
本实例中，所述冷却气体选择氮气，冷却后的温度保持在10度左右，气压控制在合理范围内。
本发明的用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统，在主泵运行时，首先对循环冷却管道12里冷却气体进行冷却，然后同时打开通气阀5和控制开关，冷却气体通过主泵屏蔽电机1下部的通气口13流入主泵屏蔽电机1的定子线圈11的间隙中，使冷却气体由下向上进行流通，并产生热交换，带走定子铁芯、绕组及绕组端部的热量，促使局部温度快速下降，冷却气体温度升高。温度升高了的冷却气体由主泵屏蔽电机1上部的通气口13排出，再次进入循环冷却管道12，并持续流入气体冷却剂，使其温度下降到10度左右，冷却气体在循环冷却管道12与主泵屏蔽电机1之间保持上述循环流通，达到持续降低温度的作用。(参见图2中的冷却气体流通方向10)
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 (8)
1.一种用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统，其特征在于，它包括循环冷却管道，所述主泵屏蔽电机的上部位置和下部位置分别设置有通气口，所述循环冷却管道的一端与所述主泵屏蔽电机的上部位置的通气口相连接，所述循环冷却管道的另一端与所述主泵屏蔽电机的下部位置的通气口相连接，所述循环冷却管道上分别设置有冷却源、气流动力装置和换热器。
2.如权利要求1所述的用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统，其特征在于，所述循环冷却管道与所述主泵屏蔽电机的通气口之间通过对接法兰和螺栓相连接。
3.如权利要求1所述的用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统，其特征在于，在所述循环冷却管道的外部设置有保温层。
4.如权利要求1所述的用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统，其特征在于，在所述循环冷却管道的中上部设置有通气阀。
5.如权利要求1所述的用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统，其特征在于，所述换热器设置在所述循环冷却管道的中下部，所述冷却源设置在所述循环冷却管道的中部，所述气流动力装置设置在所述循环冷却管道的下部。
6.如权利要求1所述的用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统，其特征在于，在所述循环冷却管道上设置有温度仪表和气压仪表。
7.如权利要求1所述的用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统，其特征在于，在所述循环冷却管道上设置有控制开关，通过控制开关来控制运行和关闭，控制开关可为手动、自动等形式。
8.如权利要求1所述的用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统，其特征在于，所述冷却源的冷却气体在所述主泵屏蔽电机的定子线圈之间的缝隙中从下部向上部流通，到达上部的通气口，排入循环冷却管道；所述冷却气体包括但不限于为氮气、氩气、二氧化碳和空气，所述冷却气体的温度控制在-100摄氏度到50摄氏度之间。。
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