CN110219809B - 主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置与回路分流测算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，包括辅助叶轮流量计、流量计底座、上端部套筒、下端部套筒、转子连接筒和底盖，辅助叶轮流量计的上端套设于上端部套筒中，上端部套筒与转子连接筒的下端连接，转子连接筒的上端与转子末端装配，辅助叶轮流量计的下端套设于下端部套筒中，下端部套筒与流量计底座装配，流量计底座与底盖固定连接。本发明可以实现屏蔽式核主泵辅助叶轮流量测量和内冷循环上下支路流量分配比例的准确测量，为屏蔽式核主泵定转子间隙设计、主泵内部温度控制提供试验数据参考，有利于屏蔽式核主泵的改进设计。同时本发明结构简单，安装方便，测量直接，与传统经验公式计算和流体仿真计算相比更可靠和准确。

Description

主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置与回路分流测算方法

技术领域

本发明涉及流体机械技术领域，具体地，涉及一种屏蔽式核主泵内的分流测试装置及其分流比计算方法，尤其涉及屏蔽式核主泵内冷系统流量测试装置与回路流量分配测量方案。

背景技术

屏蔽式核主泵采用屏蔽电机作为驱动，其核心特征是取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置，把叶轮和转子密封在定子外壳内，并将流体介质引入电机内部，从而把动密封转化为静密封，从根本上杜绝了液体泄漏的可能性。因而被广泛应用于输送放射性、有毒有害液体或气体。

屏蔽式核主泵转子上设置有辅助叶轮，由主轴中心孔和径向孔组合构成。流体介质引入屏蔽式核主泵内部在辅助叶轮的驱动下循环流动。从辅助叶轮出口出发，流体介质分成两路，上支路向上经过电机绕组和上导轴承，起到电机散热和轴承润滑的作用，下支路向下经过下导轴承和推力轴承，起到轴承散热和轴承润滑的作用。其中上支路流经换热器，将流体冷却后流回与下支路汇合，重新进入辅助叶轮循环。由于主泵转子的旋转，内冷介质在主泵内部的流动受到强烈剪切作用，会产生额外水力损耗，因此流道间隙尺寸设计十分重要。而电机绕组和轴承润滑又要求上下支路具有合适的流量，因此确定上下支路的流量分配比例十分重要。

在传统测量中，因为上支路流量由管道引出至换热器，其流量测量较为简单，仅需在管路上加装流量计即可，而下支路在电机内部，且无规则管道，因而流量的测量成为一大技术难点，进而影响到对上下支路分流比例的测量。传统屏蔽电机设计方案采用经验公式或流体仿真的方法来进行分流比的估算，但是由于转子转动会影响流体的流动状态，经验公式方法不能精确预测，而仿真计算缺乏验证不足采信。

经过对现有技术的检索，申请号为201610009115.6的发明专利公开了一种空调系统室内机冷媒分流控制方法，包括：当空调系统有多个室内机处于制热模式运行时，每隔预设时间间隔，获取处于制热模式运行的室内机的换热器入口处的冷媒温度；计算获取到的多个室内机的冷媒温度的平均温度值；当有室内机的冷媒温度与平均温度值之间的差值大于预设温度差时，判定室内机当前的冷媒分流不均。该方法无法解决辅助叶轮出口出发的流体介质的分流比。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置。

根据本发明提供的一种主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，包括辅助叶轮流量计、流量计底座、上端部套筒、下端部套筒、转子连接筒和底盖，所述辅助叶轮流量计的上端套设于上端部套筒中，所述上端部套筒与转子连接筒的下端连接，所述转子连接筒的上端与转子末端装配，所述辅助叶轮流量计的下端套设于下端部套筒中，所述下端部套筒与所述流量计底座装配，所述流量计底座与底盖固定连接。

进一步地，所述转子连接筒的下端加工有密封圈槽，所述密封圈槽内安装有骨架密封圈，所述骨架密封圈使用卡簧定位，所述辅助叶轮流量计上端与所述骨架密封圈形成动密封。

进一步地，所述转子连接筒上端通过螺纹与转子末端连接，所述转子连接筒与转子保持同步转动，并采用波形弹簧防松。

进一步地，所述辅助叶轮流量计的下端与所述流量计底座采用圆螺母紧固装配，并使用波形弹簧防松。

进一步地，所述流量计底座采用镂空结构，保证回路中流体的正常流动。

进一步地，所述底盖设有若干螺纹孔，所述螺纹孔用于安装线缆密封端子、传感器，所述线缆密封端子用于引出辅助叶轮流量计信号线。

进一步地，所述底盖与所述流量计底座通过螺栓连接，并使用O型密封圈防止流体泄漏。

进一步地，所述辅助叶轮流量计的两端与上端部套筒和下端部套筒同轴装配。

进一步地，所述流量计底座与屏蔽式核主泵外壳通过螺栓连接，并使用O型密封圈防止流体泄漏。

本发明还提供一种主泵屏蔽电机回路分流测算方法，采用上述主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，结合外部冷却流量计，测量内冷回路系统上下分支的流量分配比例。具体包括以下步骤，

S1、启动所述屏蔽式核主泵，设定转速，所述转子转动，驱动电机内部流体流动；

S2、等待电机运行稳定后，记录稳定转速，读取并记录辅助叶轮流量计示值和外部冷却流量计的示值，其中外部冷却流量计测量的是内冷系统回路的上支路流量；

S3、将步骤S2得到的辅助叶轮流量计示值和外部冷却流量计的示值做减法，差值为内冷回路系统的下支路流量；

S4、将步骤S2得到的所述内冷系统回路的上支路流量与步骤S3得到的内冷回路系统的下支路流量做比值，即得到在特定转速下的屏蔽式核主泵内冷系统回路流量的分流比。

S5、更换转速，重复步骤S2-S4,可测量不同转速下的主泵屏蔽电机回路流量的分流比。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置与回路分流测算方法，可以实现屏蔽式核主泵辅助叶轮流量测量和内冷循环上下支路流量分配比例的准确测量，为屏蔽式核主泵定转子间隙设计、主泵内部温度控制提供试验数据参考，有利于屏蔽式核主泵的改进设计。同时本发明结构简单，安装方便，测量直接，与传统经验公式计算和流体仿真计算相比更可靠和准确。

2、本发明提供的主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置中，各部件连接采用螺纹连接，连接简单，方便拆装和功能扩展；

3、本发明提供的主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，采用的测量仪器测量精度高，测量稳定，可信度高；

4、本发明提供的主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，所采用的以骨架密封为基础的动密封形式的定转子配合结构，避免了液体泄漏对测量结果产生的干扰，可以推广到更多带有回转运动流路的流量测量。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为辅助叶轮流量测试装置装配图；

图2为辅助叶轮流量计装配图；

图3为流量计底座的立体图；

图4为流量计底座的俯视图；

图5为图4的B-B剖视图；

图6为屏蔽式核主泵内冷回路示意图；

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供一种主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置与回路分流测算方法。测量时，使用辅助叶轮流量计获得转子中心孔的流量，使用外部冷却流量计获得上支路的流量，两者之差即为下支路的流量，以此可以得到屏蔽式核主泵内冷回路流体介质上下支路的流量分配比例。

接下来对本发明做进一步详细的描述。

如图1至图6所示，根据本发明提供的一种主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，包括辅助叶轮流量计5、流量计底座12、上端部套筒4、下端部套筒13、转子连接筒2和底盖11，辅助叶轮流量计5的上端套设于上端部套筒4中，上端部套筒4与转子连接筒2的下端连接，转子连接筒2的下端加工有密封圈槽，密封圈槽内安装有骨架密封圈3，骨架密封圈3使用卡簧14定位，辅助叶轮流量计5上端与骨架密封圈3形成动密封。

核心测量元件为辅助叶轮流量计5，辅助叶轮流量计两端通过螺纹与上端部套筒4和下端部套筒13流量计端部套筒连接后精车加工保证上下同轴度。

转子连接筒2上端加工有内螺纹，与转子末端装配，通过螺纹与转子1末端装配，转子连接筒2与转子1保持同步转动，并采用波形弹簧16防松。

辅助叶轮流量计5的下端套设于下端部套筒13中，下端部套筒13与流量计底座12装配。具体为，下端部套筒13与辅助叶轮流量计5通过螺纹装配，下端部套筒13套入流量计底座12的内孔里，下端部套筒13上有螺纹，圆螺母9通过螺纹拧在下端部套筒13上，并使用波形弹簧10防松。

流量计底座12采用镂空结构，保证回路中流体的正常流动。

底盖11与流量计底座12下端通过螺栓连接，并使用O型密封圈防止流体泄漏。

底盖11设有若干螺纹孔，螺纹孔用于安装线缆密封端子7、传感器8，线缆密封端子7用于引出辅助叶轮流量计信号线6。

流量计底座12上端与屏蔽式核主泵外壳通过螺栓连接，并使用O型密封圈防止流体泄漏。

本发明还提供一种主泵屏蔽电机回路分流测算方法，采用上述一种主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，结合外部冷却流量计，测量内冷回路系统上下分支的流量分配比例。具体包括以下步骤，

S1、启动屏蔽式核主泵，转子转动，驱动电机内部流体流动；

S2、等待电机运行稳定后，读取辅助叶轮流量计示值和外部冷却流量计15的示值，并记录，其中外部冷却流量计测量的是内冷系统回路的上支路流量；

S3、将步骤S2得到的辅助叶轮流量计示值和外部冷却流量计的示值做减法，差值为内冷回路系统的下支路流量；

S4、将步骤S2得到的内冷系统回路的上支路流量与步骤S3得到的内冷回路系统的下支路流量做比值，即得到屏蔽式核主泵内冷系统回路流量的分流比。

S5、更换转速，重复步骤S2-S4,可测量不同转速下的主泵屏蔽电机回路流量的分流比。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，其特征在于，包括辅助叶轮流量计、流量计底座、上端部套筒、下端部套筒、转子连接筒和底盖，所述辅助叶轮流量计的上端套设于上端部套筒中，所述上端部套筒与转子连接筒的下端连接，所述转子连接筒的上端与转子末端装配，所述辅助叶轮流量计的下端套设于下端部套筒中，所述下端部套筒与所述流量计底座装配，所述流量计底座与底盖固定连接。

2.根据权利要求1所述的主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，其特征在于，所述转子连接筒的下端加工有密封圈槽，所述密封圈槽内安装有骨架密封圈，所述骨架密封圈使用卡簧定位，所述辅助叶轮流量计上端与所述骨架密封圈形成动密封。

3.根据权利要求1所述的主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，其特征在于，所述转子连接筒上端通过螺纹与转子末端连接，所述转子连接筒与转子保持同步转动，并采用波形弹簧防松。

4.根据权利要求1所述的主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，其特征在于，所述辅助叶轮流量计的下端与所述流量计底座采用圆螺母紧固装配，并使用波形弹簧防松。

5.根据权利要求1所述的主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，其特征在于，所述流量计底座采用镂空结构，保证回路中流体的正常流动。

6.根据权利要求1所述的主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，其特征在于，所述底盖设有若干螺纹孔，所述螺纹孔用于安装线缆密封端子、传感器，所述线缆密封端子通过信号线与辅助叶轮流量计连接。

7.根据权利要求1所述的主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，其特征在于，所述底盖与所述流量计底座通过螺栓连接，并使用O型密封圈防止流体泄漏。

8.根据权利要求1所述的主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，其特征在于，所述辅助叶轮流量计的两端与上端部套筒和下端部套筒同轴装配。

9.根据权利要求1所述的主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，其特征在于，所述流量计底座与屏蔽式核主泵外壳通过螺栓连接，并使用O型密封圈防止流体泄漏。

10.一种主泵屏蔽电机回路分流测算方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的主泵屏蔽电机辅助叶轮流量测量装置，具体包括以下步骤，

S1、启动屏蔽式核主泵，设定转速，所述转子转动，驱动电机内部流体流动；

S2、等待电机运行稳定后，记录稳定转速，读取并记录辅助叶轮流量计示值和外部冷却流量计的示值，其中外部冷却流量计测量的是内冷系统回路的上支路流量；

S3、将步骤S2得到的辅助叶轮流量计示值和外部冷却流量计的示值做减法，差值为内冷回路系统的下支路流量；

S4、将步骤S2得到的所述内冷系统回路的上支路流量与步骤S3得到的内冷回路系统的下支路流量做比值，即得到在设定转速下的主泵屏蔽电机回路流量的分流比；

S5、更换转速，重复步骤S2-S4，可测量不同转速下的主泵屏蔽电机回路流量的分流比。

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