CN110792626A - 带有电磁轴向力平衡装置的核主泵 - Google Patents

带有电磁轴向力平衡装置的核主泵 Download PDF

Info

Publication number
CN110792626A
CN110792626A CN201911059436.7A CN201911059436A CN110792626A CN 110792626 A CN110792626 A CN 110792626A CN 201911059436 A CN201911059436 A CN 201911059436A CN 110792626 A CN110792626 A CN 110792626A
Authority
CN
China
Prior art keywords
end cover
main pump
thrust disc
rotor assembly
nuclear main
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911059436.7A
Other languages
English (en)
Inventor
吴放
马柏松
缪正强
黄晓杰
庄亚平
贾子瑜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Nuclear Power Co Ltd
Original Assignee
Shandong Nuclear Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Nuclear Power Co Ltd filed Critical Shandong Nuclear Power Co Ltd
Priority to CN201911059436.7A priority Critical patent/CN110792626A/zh
Publication of CN110792626A publication Critical patent/CN110792626A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/041—Axial thrust balancing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0088—Testing machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/007—Details, component parts, or accessories especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/06—Lubrication
    • F04D29/061—Lubrication especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/586—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for liquid pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明为带有电磁轴向力平衡装置的核主泵，其特征在于，在现有核主泵的基础上，将下端盖开孔，转子组件的轴由所述开孔伸出下端盖，轴的伸出端上设有附加推力盘，在附加推力盘上方设有电磁铁，电磁铁与下端盖连接，罩壳设于电磁铁、附加推力盘及转子组件轴的伸出端外部并与下端盖连接，罩壳底部设有转速传感器，罩壳底部壳体内设有冷却水流道和疏水管嘴；所述泵壳、热屏/迷宫密封、定子组件、下端盖和罩壳共同组成所述核主泵的压力边界。本发明的有益效果是：可使下推力轴承及下推力盘之间的水膜尽快建立和长时间保持，保证下推力轴承长期可靠运行；同时也改善了下推力盘的受力状况，使得下推力盘的使用寿命得以延长。

Description

带有电磁轴向力平衡装置的核主泵
技术领域
本发明涉及带有电磁轴向力平衡装置的核主泵，该核主泵主要用于非能动核电厂，属于核发电站设备中的核主泵技术领域。非能动核电厂在此是指采用AP1000、CAP1000和CAP1400等技术的核电厂，这些电厂通常使用无轴封的核主泵。
背景技术
核主泵主要用于向反应堆输送反应堆冷却剂，实现反应堆冷却剂在反应堆和蒸汽发生器之间的循环。如附图1所示，非能动核电厂每台蒸汽发生器1-2下封头的两个管嘴上分别悬挂一台核主泵1-1，泵的水力部件在上部，电动机部件在下部。反应堆冷却剂从蒸汽发生器1-2下封头流出后，沿轴向吸入核主泵1-1，经核主泵1-1的出口管嘴径向流入主管道1-3，然后流经反应堆1-4，再通过主管道1-3返回蒸汽发生器1-2，完成一个循环。
与其它核电厂相比，非能动核电厂采用无轴封泵作为核主泵。如附图2所示，核主泵的整个转子组件均被包容在反应堆冷却剂的压力边界内，泵机组不存在泵壳与电动机之间传动轴的动密封结构，从根本上消除了泵壳内的反应堆冷却剂通过动密封结构向外界泄漏的可能性。
核主泵运行时，热屏/迷宫密封3将泵壳内的反应堆冷却剂和定子组件19与转子组件5之间腔室的冷却水隔开，起着隔热的作用。热屏/迷宫密封3允许反应堆冷却剂以小流量流入定子组件19与转子组件5之间腔室，也允许定子组件19与转子组件5之间腔室的冷却水以小流量流入泵壳1内，以维持热屏/迷宫密封3两侧的压力基本一致。
定子组件19与转子组件5之间腔室的冷却水通过外置热交换器20冷却，冷却后的冷却水通过核主泵下部进入定子组件19与转子组件5之间腔室，通过转子组件5上的辅助叶轮(见转子组件5下部虚线所示，为转子组件的一部分)吸入。辅助叶轮排出的冷却水分为两路，小部分冷却水向下流动，冷却上推力轴承6、上推力盘7、下飞轮8、下推力盘9、下推力轴承10后返回辅助叶轮入口；大部分冷却水向上流动，冷却定子组件19、转子组件5、上飞轮4后返回外置热交换器20。
核主泵轴向力是由液体作用在叶轮2前后盖板压力差而形成的指向叶轮2吸入口的轴向力(即叶轮2旋转引起的提升力)和转子组件5的自重形成的合力。核主泵启动/停止及运行过程中，转子组件5的重力是恒定不变的，但叶轮2旋转引起的提升力却随转速的增加而增加，核主泵转速超过一定值时，核主泵轴向力转向。当转速低于该值时，叶轮2旋转产生的提升力小于转子组件5重力，下推力轴承10通过下推力盘9为转子组件5提供向上的推力；当转速高于该值时，叶轮2旋转产生的提升力大于转子组件5重力，上推力轴承6通过上推力盘7为转子组件5提供向下的推力。上推力盘7和下推力盘9分别位于下飞轮8的上下两侧，上飞轮4上下两侧不设推力盘。
在核主泵启动/停止期间，转子组件转速较低，叶轮2旋转产生的提升力小于转子组件5重力，下推力轴承10通过下推力盘9为转子组件5提供向上的推力。一方面，无轴封泵推力轴承使用水润滑轴承，当转速较低时，下推力轴承10及下推力盘9之间水膜尚未完全建立或者被破坏，摩擦副一定程度上处于干摩擦状态，长时间处于干摩擦状态可能影响水润滑轴承的长期可靠运行。另一方面，核主泵启动/停止期间，因下推力盘9受力较大容易导致下推力盘9故障，并最终可能造成核主泵故障停运。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供了带有电磁轴向力平衡装置的核主泵，解决了核主泵启动和停止过程中因为轴向力不平衡而导致的下推力轴承及下推力盘易磨损、易损坏的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供了带有电磁轴向力平衡装置的核主泵，包括泵壳，泵壳内设有叶轮，叶轮与转子组件上端连接，转子组件包括具有台阶结构的轴以及设于轴上的叶轮、上飞轮、上推力轴承、上推力盘、下飞轮、下推力盘和下推力轴承，转子组件外部罩有定子组件，泵壳与定子组件之间设有热屏/迷宫密封，热屏/迷宫密封用于将泵壳内的反应堆冷却剂和定子组件与转子组件之间的冷却水隔开，起隔热作用，定子组件下端设有下端盖，其特征在于，所述下端盖上设有开孔，转子组件的轴由所述开孔伸出下端盖，轴的伸出端上设有附加推力盘，在附加推力盘与下端盖之间设有电磁铁，电磁铁与下端盖连接，罩壳设于电磁铁、附加推力盘及转子组件轴的伸出端外部并与下端盖连接，罩壳底部与转子组件的轴之间设有转速传感器，转速传感器一端固定在罩壳底部；泵壳、热屏/迷宫密封、定子组件、下端盖和罩壳共同组成所述核主泵的压力边界。
优选地，所述罩壳底部壳体内设有疏水管嘴，疏水管嘴与疏水阀连接。
优选地，所述下端盖内设有至少两个通水孔，作为电磁铁冷却水的流道。
优选地，所述附加推力盘采用具有良好导磁性能和机械强度的铁磁性材料制成。
优选地，所述罩壳底部壳体内设有冷却水流道，与定子组件上部的冷却水流道之间设有外置热交换器，以保证转子组件与定子组件之间的冷却水的循环。
本发明的有益效果是：在核主泵启动/停止时，通过电磁铁提供辅助提升力，部分抵消转子组件的重力，可使得下推力轴承及下推力盘之间的水膜尽快建立和长时间保持，使得水润滑轴承长期可靠运行得到进一步保证；同时也改善了下推力盘的受力状况，使得下推力盘的使用寿命得以延长。
附图说明
图1为核主泵的安装位置示意图；
图2为现有非能动核电厂核主泵结构示意图；
图3为带有电磁轴向力平衡装置的核主泵结构示意图；
图4为带有电磁轴向力平衡装置的核主泵结构示意图的A局部放大图；
图5为带有电磁轴向力平衡装置的核主泵电磁推力调节流程简图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
本发明为带有电磁轴向力平衡装置的核主泵，如附图3-4所示，包括泵壳1，泵壳1上端设有入口管嘴，入口管嘴与所述蒸汽发生器1-2相连接，泵壳1内设有叶轮2，叶轮2与转子组件5端部连接，转子组件5包括具有台阶结构的轴以及设于轴上的叶轮2、上飞轮4、上推力轴承6、上推力盘7、下飞轮8、下推力盘9和下推力轴承10，转子组件5外部套有定子组件19，泵壳1与定子组件19之间设有热屏/迷宫密封3，热屏/迷宫密封3用于将泵壳1内的反应堆冷却剂和定子组件19与转子组件5之间腔室的冷却水隔开，起隔热作用；定子组件19下端设有下端盖11，下端盖11上设有开孔，转子组件5的轴由所述开孔伸出下端盖11，轴的伸出端上设有附加推力盘18，附加推力盘18采用具有良好导磁性能和机械强度的Q235碳素结构钢制成，在附加推力盘18与下端盖11之间设有电磁铁17，电磁铁17与下端盖11连接，下端盖11内设有四个通水孔，作为冷却水的流道以降低电磁铁17的温度。罩壳16设于电磁铁17、附加推力盘18及转子组件5轴的伸出端外部并与下端盖11连接，罩壳16底部壳体内设有冷却水流道和疏水管嘴12，疏水管嘴12与疏水阀13连接；泵壳1、热屏/迷宫密封3、定子组件19、下端盖11和罩壳16共同组成所述核主泵的压力边界。
所述定子组件19上部设有冷却水流道，与罩壳16内的冷却水流道之间设有外置热交换器20，以保证转子组件5与定子组件19之间腔室内冷却水的循环。
所述罩壳16底部设有转速传感器14，用于测量核主泵转子组件5的转速，并将转速信号传递给控制系统21。
工作过程：
核主泵启动/停止时，通过控制系统21给电磁铁17通电，电磁铁17与附加推力盘18之间产生的电磁吸引力为核主泵转子组件5提供辅助提升力，以部分抵消转子组件5的重力，进而改善核主泵启动/停止期间下推力盘9的受力状况。
控制系统21将转速传感器11测得的转速信号作为输入，变换放大后输出激励电流，通过功率放大器22转换为足够的电流输出，以驱动电磁铁产生相应大小的电磁力。随着核主泵转速的增加或降低，叶轮2旋转产生的提升力也增加或降低，则控制系统21为电磁铁17的线圈提供的电流相应降低或增加。控制系统可使得叶轮2旋转产生的提升力和电磁铁17提供的电磁力之和平稳变化。
当核主泵转速高于设定的临界值时，叶轮2旋转产生的提升力大于转子组件5重力，上推力轴承6通过上推力盘7为转子组件5提供向下的推力，控制系统21不给电磁铁17供电。核主泵正常运行时的转速高于设定的临界值。

Claims (5)

1.带有电磁轴向力平衡装置的核主泵，包括泵壳(1)，泵壳(1)内设有叶轮(2)，叶轮(2)与转子组件(5)上端连接，转子组件(5)包括具有台阶结构的轴以及设于轴上的叶轮(2)、上飞轮(4)、上推力轴承(6)、上推力盘(7)、下飞轮(8)、下推力盘(9)和下推力轴承(10)，转子组件(5)外部罩有定子组件(19)，泵壳(1)与定子组件(19)之间设有热屏/迷宫密封(3)，热屏/迷宫密封(3)用于将泵壳(1)内的反应堆冷却剂和定子组件(19)与转子组件(5)之间的冷却水隔开，起隔热作用，定子组件(19)下端设有下端盖(11)，其特征在于，所述下端盖(11)上设有开孔，转子组件(5)的轴由所述开孔伸出下端盖(11)，轴的伸出端上设有附加推力盘(18)，在附加推力盘(18)与下端盖(11)之间设有电磁铁(17)，电磁铁(17)与下端盖(11)连接，罩壳(16)设于电磁铁(17)、附加推力盘(18)及转子组件(5)轴的伸出端外部并与下端盖(11)连接，罩壳(16)底部设有用于测量转子组件转速的转速传感器(14)；所述泵壳(1)、热屏/迷宫密封(3)、定子组件(19)、下端盖(11)和罩壳(16)共同组成所述核主泵的压力边界。
2.如权利要求1所述的带有电磁轴向力平衡装置的核主泵，其特征在于，所述罩壳(16)底部壳体内设有疏水管嘴(12)，疏水管嘴(12)与疏水阀(13)连接。
3.如权利要求1所述的带有电磁轴向力平衡装置的核主泵，其特征在于，所述下端盖(11)内设有至少两个通水孔，作为电磁铁(17)冷却水的流道。
4.如权利要求1所述的带有电磁轴向力平衡装置的核主泵，其特征在于，所述附加推力盘(18)采用具有良好导磁性能和机械强度的铁磁性材料制成。
5.如权利要求1或2所述的带有电磁轴向力平衡装置的核主泵，其特征在于，所述罩壳(16)底部壳体内设有冷却水流道，与定子组件(19)上部的冷却水流道之间设有外置热交换器(20)，以保证转子组件(5)与定子组件(19)之间冷却水的循环。
CN201911059436.7A 2019-11-01 2019-11-01 带有电磁轴向力平衡装置的核主泵 Pending CN110792626A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911059436.7A CN110792626A (zh) 2019-11-01 2019-11-01 带有电磁轴向力平衡装置的核主泵

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911059436.7A CN110792626A (zh) 2019-11-01 2019-11-01 带有电磁轴向力平衡装置的核主泵

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110792626A true CN110792626A (zh) 2020-02-14

Family

ID=69442451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911059436.7A Pending CN110792626A (zh) 2019-11-01 2019-11-01 带有电磁轴向力平衡装置的核主泵

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110792626A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114135495A (zh) * 2021-10-15 2022-03-04 江苏大学 一种带有冷却系统的屏蔽式主循环泵

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114135495A (zh) * 2021-10-15 2022-03-04 江苏大学 一种带有冷却系统的屏蔽式主循环泵
CN114135495B (zh) * 2021-10-15 2023-08-22 江苏大学 一种带有冷却系统的屏蔽式主循环泵

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108775289B (zh) 一种带储气功能的自冷却型空气悬浮压气机
CN203130530U (zh) 一种内循环强制水冷电动水泵
CN212672115U (zh) 一种全封闭式双级离心水蒸气压缩机的自冷却系统
CN105465003A (zh) 立式屏蔽泵的轴向力测试系统及方法
CN112628146A (zh) 一种立式结构的多级双吸泵
CN110792626A (zh) 带有电磁轴向力平衡装置的核主泵
CN111969736A (zh) 一种高效水冷水利发电机结构
CN211116827U (zh) 一种用于非能动核电厂核主泵的外置式轴向力平衡装置
CN205260355U (zh) 立式屏蔽泵的轴向力测试系统
CN211116755U (zh) 一种带有电磁轴向力平衡装置的核主泵
CN201574979U (zh) 一种核电站用主循环泵泵组
CN102705246B (zh) 一种叶轮悬浮的超小型泵
CN103075369A (zh) 一种组合型立式液下长轴泵
CN202381406U (zh) 屏蔽泵轴向力平衡装置
CN206338206U (zh) 磁力泵的内循环结构
CN202483899U (zh) 干式-湿式两用泵组
CN217206915U (zh) 一种立式轴水冷双吸泵
CN108252921A (zh) 磁力泵的内循环结构
CN113819077A (zh) 一种单级双吸、双定转子的磁悬浮鼓风机
CN220857786U (zh) 一种水轮发电机的上机架结构
CN115370595A (zh) 双侧自吸冷却双叶轮气浮高速直驱离心鼓风机及工作方法
CN113217402A (zh) 一种水冷智能泵
CN113107863A (zh) 一种水冷高效多级泵
CN115370591A (zh) 增压抽吸冷却式气浮离心空压机及工作方法
CN104033393B (zh) 一种核电用ap1000余热排出泵

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination