CN111271292B - 两相减阻屏蔽电机主泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种两相减阻屏蔽电机主泵，包括：换热器(1)、气液分离器(2)、气体流量控制器(4)、压缩机(5)、储气罐(6)以及电动调节阀(7)；所述换热器(1)通过管道与气液分离器(2)连接；所述压缩机(5)通过管道与储气罐(6)连接；所述储气罐(6)通过管道与电动调节阀(7)连接；所述气体流量控制器(4)与压缩机(5)电连接。本发明具有更小的能耗，有效提高了整机效率，通过向屏蔽电机的冷却剂流道中鼓入一定量的气体能使屏蔽电机转子表面被气膜覆盖，如此转子直接与气体接触可以极大减小电机转子系统的水磨力矩，有效提高了整机效率。

Description

两相减阻屏蔽电机主泵
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体地，涉及一种两相减阻屏蔽电机主泵。
背景技术
屏蔽电机主泵广泛应用于第三代先进压水堆核电站、海洋核动力平台、核动力潜艇以及核动力航空母舰等关系到国民经济发展以及国防建设的重点领域，是反应堆的心脏。屏蔽电机主泵具有无泄漏、振动小以及噪音低的优点，因此在军用反应堆中得到了广泛的应用。传统的如专利文献CN105508298B所公开的一种屏蔽电机主泵泵壳导流装置，包括筒体，上盖板，导流弯头，主支撑板，两块竖向支撑板，和两块水平支撑板；筒体包括筒体前件、筒体后件和两个筒体侧件，筒体前件、一个筒体侧件、筒体后件和另一个筒体侧件首尾依次固定组成圆筒状的筒体，上盖板固定在筒体的顶部，主支撑板、两块竖向支撑板和两块水平支撑板均固定在筒体内，导流弯头为圆弧形结构，导流弯头位于筒体内，导流弯头的出口和筒体前件的横向开口固定，导流弯头的进口穿接在上盖板的纵向开口中。
但传统的屏蔽电机主泵其转子系统包括转子以及飞轮完全浸泡在水中使其较大的水磨力矩，这造成了屏蔽电机主泵的效率较低的特点，这不仅增加了能耗，也减小了其在停机时的惰转时间。
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两相减阻屏蔽电机主泵。
根据本发明提供的一种两相减阻屏蔽电机主泵，包括：换热器1、气液分离器2、气体流量控制器4、压缩机5、储气罐6以及电动调节阀7；
所述换热器1通过管道与气液分离器2连接；
所述压缩机5通过管道与储气罐6连接；
所述储气罐6通过管道与电动调节阀7连接；
所述气体流量控制器4与压缩机5电连接。
优选地，两相减阻屏蔽电机主泵还包括：气体流量计3；
所述气体流量计3与气体流量控制器4电连接。
优选地，两相减阻屏蔽电机主泵还包括：电动开关阀8；
所述电动开关阀8与电动调节阀7连接。
优选地，两相减阻屏蔽电机主泵还包括：飞轮9与转轴21；
所述飞轮9安装在转轴21的上部。
优选地，所述飞轮9上设置有辅助叶轮10。
优选地，所述转轴21上设置有导轴承15。
优选地，两相减阻屏蔽电机主泵还包括：推力盘19；所述推力盘19安装在转轴21的下部。
优选地，两相减阻屏蔽电机主泵还包括：转速传感器20；
所述转速传感器20安装在转轴21的下方。
优选地，两相减阻屏蔽电机主泵还包括：推力轴承18；
所述推力轴承18与推力盘19连接。
优选地，两相减阻屏蔽电机主泵还包括：冷却液出口管道11；
所述换热器1与气液分离器2通过冷却液出口管道11连接。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明具有更小的能耗，有效提高了整机效率，通过向屏蔽电机的冷却剂流道中鼓入一定量的气体能使屏蔽电机转子表面被气膜覆盖，如此转子直接与气体接触可以极大减小电机转子系统的水磨力矩，有效提高了整机效率。
2、能使屏蔽电机主泵具有更长的惰转时间，加强主泵在反应堆中的安全功能，两相减阻屏蔽电机主泵通过气膜覆盖转子降低了转子在惰转过程中的水磨力矩，从而延长了惰转时间，加强了惰转安全性。
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为本发明两相减阻屏蔽电机主泵结构图。
图2为本发明两相减阻屏蔽电机主泵的电机冷却回路示意图。
图3为两相减阻屏蔽电机主泵电机进气管布置图。
图中示出：
Figure BDA0002385590800000031
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。
如图1至图3所示，根据本发明提供的一种两相减阻屏蔽电机主泵，包括：换热器1、气液分离器2、气体流量控制器4、压缩机5、储气罐6以及电动调节阀7；所述换热器1通过管道与气液分离器2连接；所述压缩机5通过管道与储气罐6连接；所述储气罐6通过管道与电动调节阀7连接；所述气体流量控制器4与压缩机5电连接。在优选例中，主泵在启动时，压缩机5将储气罐6中的惰性气体通过气体入口管道16鼓入两相减阻屏蔽电机主泵屏蔽电机的冷却回路中。由于气体的密度远小于电机冷却回路中的液体，因此由于离心力作用气体会被液体排挤到靠近转子壁面处。当屏蔽电机冷却回路中的气液比例达到一定值时，气体会完全覆盖住转子表面，而液体则会在气膜外壁面与定子屏蔽套之间的流道流动，带走线圈产生的热量。通过以上方式转子直接与气膜接触，减少了屏蔽电机主泵在运行和惰转工况下的水磨损耗，节约了能耗并增加了主泵的惰转时间，从而加强了主泵在反应堆中的安全功能。
进一步地，两相减阻屏蔽电机主泵还包括：气体流量计3；所述气体流量计3与气体流量控制器4电连接。两相减阻屏蔽电机主泵还包括：电动开关阀8；所述电动开关阀8与电动调节阀7连接。两相减阻屏蔽电机主泵还包括：飞轮9与转轴21；所述飞轮9安装在转轴21的上部。所述飞轮9上设置有辅助叶轮10。在优选例中，屏蔽电机冷却液出口管道11流出的气液混合物经过换热器1冷却后进入气液分离器2会被分离为冷却水和气体。冷却水会直接通过液体入口管道17进入屏蔽电机，而被分离的气体则会经过气体流量计3再通过气体入口管道16进入屏蔽电机，气体流量计3会监测流入屏蔽电机的气流量并反馈给气体流量控制器4。气体流量计3测得的气体流量信号会反馈给气体流量控制器4。由于屏蔽电机冷却回路中的气体可能会有少量通过泵与屏蔽电机之间的迷宫密封泄漏到一回路中，若不在此过程中随时监测冷却回路中的气体含量并及时补充气体，冷却回路中的气体在一段时间后可能会达不到维持转子表面的气膜所需的气体含量。因此出现气体流量小于规定值时，气体流量控制器4会控制电动调节阀7打开，同时会给压缩机5一个控制信号，使其将储气罐6中的气体按一定量鼓入气体入口管道16并进入屏蔽电机冷却回路以维持产生稳定气膜所需的气体比例。
更进一步地，所述转轴21上设置有导轴承15。两相减阻屏蔽电机主泵还包括：推力盘19；所述推力盘19安装在转轴21的下部。两相减阻屏蔽电机主泵还包括：转速传感器20；所述转速传感器20安装在转轴21的下方。两相减阻屏蔽电机主泵还包括：推力轴承18；所述推力轴承18与推力盘19连接。两相减阻屏蔽电机主泵还包括：冷却液出口管道11；所述换热器1与气液分离器2通过冷却液出口管道11连接。在优选例中，气体入口管道16是通过多路8路分支管道将气体鼓入屏蔽电机冷却回路中的，如此能保证气体进入电机时均匀分布在转子表面，更有利于气模的形成。气体入口管道16上有一个电动开关阀8，当电动开关阀8关闭时屏蔽电机的冷却回路中会形成单相流动，此时两相减阻屏蔽电机主泵的工作模式与常规屏蔽电机主泵相同。通过打开和关闭电动开关阀8可使屏蔽电机主泵在常规模式和两相减阻模式之间切换。
在优选例中，换热器1通过冷却液出口管道11与屏蔽电机气液出口相连，带走经过屏蔽电机的气液混合物的热量。气液分离器2则通过冷却管道与换热器相连，其将气液混合物分为气体和液体两路。分离出的液体直接通过液体入口管道17与屏蔽电机冷却水入口相连；而分离出的气体则通过气体入口管道16与屏蔽电机气体入口相连，气体入口管道16上设置有气体流量计3以及电动开关阀8，以测量气体流量以及在必要时关闭该支路。气体流量计3通过电路将测量的气体流量信号反馈给气体流量控制器4，气体流量控制器4则通过电路与压缩机5和电动调节阀7相连，必要时发送控制信号驱动压缩机5和电动调节阀7以控制回路中的气液比例。压缩机5通过气体管路与储气罐6相连，储气罐6则通过气体管路接入气体入口管16上，电动调节阀7通过气体管路设置在两者之间。屏蔽电机本体结构则从上至下依次为飞轮9，辅助叶轮10，定子线圈12，转子铁芯13，转定子屏蔽套14，导轴承15，推力轴承18，推力盘19以及转速传感器20。飞轮9通过护环热套装配在转轴上端为主泵提供惰转惯量。辅助叶轮10装配在飞轮之下驱动整个冷却回路的冷却液循环。定子线圈12与定子屏蔽套14装配在定子上，转子铁芯13则通过转子屏蔽套14装配在转子上，转定子屏蔽套14间有一道狭长的间隙供冷却液流过以带走定子线圈产生的热量。导轴承装配在轴上以为轴系提供支撑，推力盘19和推力轴承18分别装配在转轴和电机下端，两者配合以承担轴系的轴向力。转速传感器20焊接在电机底部，其前端探头接近于转轴底部以测量转子转速。屏蔽电机的气体入口由8路进气管和一个连接8路进气管的环形气管组成，气体入口管道16与环形气管相连，而8路进气管则焊接在环形气管上，而每一路进气管都穿过电机的定子壁面使气体能通过进气管进入电机内部的冷却回路中，如此气体入口管道16的气体可通过8路进气管均匀的分配至冷却回路中。如图3，气体入口管道16通过多路分支管道将气体鼓入屏蔽电机冷却回路中的，如此能保证气体进入电机时均匀分布在转子表面，更有利于气模的形成。
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 (4)

1.一种两相减阻屏蔽电机主泵，其特征在于，包括：换热器（1）、气液分离器（2）、气体流量控制器（4）、压缩机（5）、储气罐（6）以及电动调节阀（7）；
所述换热器（1）通过管道与气液分离器（2）连接；
所述压缩机（5）通过管道与储气罐（6）连接；
所述储气罐（6）通过管道与电动调节阀（7）连接；
所述气体流量控制器（4）与压缩机（5）电连接；
还包括屏蔽电机本体结构从上至下依次为飞轮（9），辅助叶轮（10），定子线圈（12），转子铁芯（13），转定子屏蔽套（14），导轴承（15），推力轴承（18），推力盘（19）以及转速传感器（20）；飞轮（9）通过护环热套装配在转轴上端为主泵提供惰转惯量；辅助叶轮（10）装配在飞轮之下驱动整个冷却回路的冷却液循环；
定子线圈（12）与定子屏蔽套（14）装配在定子上，转子铁芯（13）通过转子屏蔽套（14）装配在转子上，转定子屏蔽套（14）间有一道狭长的间隙供冷却液流过以带走定子线圈产生的热量；
导轴承装配在轴上以为轴系提供支撑，推力盘（19）和推力轴承（18）分别装配在转轴和电机下端，两者配合以承担轴系的轴向力；转速传感器（20）焊接在电机底部，前端探头接近于转轴底部以测量转子转速；屏蔽电机的气体入口由8路进气管和一个连接8路进气管的环形气管组成，气体入口管道（16）与环形气管相连，8路进气管则焊接在环形气管上，而每一路进气管都穿过电机的定子壁面使气体能通过进气管进入电机内部的冷却回路中，气体入口管道（16）的气体通过8路进气管均匀的分配至冷却回路中；
还包括：气体流量计（3）；
所述气体流量计（3）与气体流量控制器（4）电连接；
还包括：电动开关阀（8）；
所述电动开关阀（8）与电动调节阀（7）连接；
还包括：飞轮（9）与转轴（21）；
所述飞轮（9）安装在转轴（21）的上部；
主泵在启动时，压缩机（5）将储气罐（6）中的惰性气体通过气体入口管道（16）鼓入两相减阻屏蔽电机主泵屏蔽电机的冷却回路中；由于气体的密度远小于电机冷却回路中的液体，在离心力作用下气体被液体排挤到靠近转子壁面处；当屏蔽电机冷却回路中的气液比例达到预设值时，气体会覆盖转子表面，而液体会在气膜外壁面与定子屏蔽套之间的流道流动，带走线圈产生的热量。
2.根据权利要求1所述的两相减阻屏蔽电机主泵，其特征在于，还包括：转速传感器（20）；
所述转速传感器（20）安装在转轴（21）的下方。
3.根据权利要求1所述的两相减阻屏蔽电机主泵，其特征在于，还包括：推力轴承（18）；
所述推力轴承（18）与推力盘（19）连接。
4.根据权利要求1所述的两相减阻屏蔽电机主泵，其特征在于，还包括：冷却液出口管道（11）；
所述换热器（1）与气液分离器（2）通过冷却液出口管道（11）连接。
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