CN115317996B - 核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置，其包括：框架，框架的两侧分别设有环形链条，环形链条的底端与水渠流道底部间隔设置；网板，连续布满在两个环形链条上，网板的两侧分别固定连接两个环形链条；以及驱动装置，包括电机、通过轴承座安装在框架上的主轴，以及设置在主轴上的两个链轮，电机带动主轴转动，并通过两个链轮和两个环形链条的啮合，带动两个环形链条和固定连接于两个环形链条上的网板往复运动。相对于现有技术，本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置中，环形链条和网板的底端都与水渠流道底部间隔设置，保障了在所有网片均被堵塞极端工况下的安全过水通道，进行非全断面过水预拦截，增大过流断面，实现对海生物的有效预拦截过滤，保障机组的安全稳定运行。

Description

核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置

技术领域

本发明属于滨海核电厂拦截及清污技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置。

背景技术

国内外核电厂一般都位于滨海位置，以海水作为核电厂的最终热阱。为了保证核电厂的安全运行，通常需要对海水进行拦截过滤。目前，核电厂泵站一般通过三道屏障对海水进行拦截过滤和清理：第一道屏障为取水口前的拦截网，第二道为粗格栅、细格栅(含清污机)，第三道是旋转滤网(主要为侧面进水板框式旋转滤网或鼓型滤网)。三道屏障的网孔依次递减，实现对海水的逐级拦截过滤，以满足核电厂冷源的要求。

近年来，陆续爆发的核电厂取水口堵塞事件暴露出核电厂的海水过滤及清理设施仍存在不足，如何对过滤终端前的预拦截过滤功能进行强化，受到越来越多研究者的关注，例如，将鼓形滤网上游拦截清污效率低下的细格栅清污机替换为预拦截板框式旋转滤网是目前研究的重要方向之一。

板框式旋转滤网按照进水方式可分为侧面进水和正面进水：侧面进水板框式滤网需要复杂的土建基础结构，在运核电厂取水泵站布置紧凑，流道水流方向已经固化，只能考虑增设正面进水板框式滤网。相关技术中的正面进水板框式滤网普遍存在过流断面小、污物易夹带影响取水安全，捞污斗提升过程中污物易跌落和反冲洗不彻底造成污物夹带等问题，限制了其在核电领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术中的至少一个缺陷，提供一种核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置，以对海生物进行有效预过滤及清理，保障机组的安全稳定运行。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置，其包括：

框架，所述框架的两侧分别设有环形链条，所述环形链条的底端与水渠流道底部之间间隔设置；

网板，连续布满在所述两个环形链条上，所述网板的两侧分别固定连接所述两个环形链条；以及

驱动装置，所述驱动装置包括电机、通过轴承座安装在所述框架上的主轴，以及设置在所述主轴上的两个链轮，所述电机带动所述主轴转动，并通过所述两个链轮和所述两个环形链条的啮合，带动所述两个环形链条和固定连接于所述两个环形链条上的所述网板往复运动。

根据本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置的一个实施方式，所述框架的顶部设有上部机架，所述上部机架包括底座、与所述底座相对的顶梁、以及位于所述底座和所述顶梁之间的立柱，所述驱动装置设置于所述底座、顶梁和立柱共同围成的收容空间中。

根据本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置的一个实施方式，围绕所述收容空间设有罩壳，所述罩壳上设有观察窗。

根据本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置的一个实施方式，所述上部机架设有反冲洗系统和排污槽，所述反冲洗系统包括冲洗水管和设置于所述冲洗水管上的多个喷嘴，当所述网板运动从所述上部机架向下运动时，所述喷嘴倾斜向下冲洗所述网板，冲洗下的污物通过所述排污槽排出。

根据本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置的一个实施方式，所述电机通过减速机驱动所述主轴旋转，所述减速机于所述网板下降侧装有扭矩臂，所述扭矩臂设置的支座固定在地面上，所述支座上装有安全销和圆柱销，所述安全销于过载时剪短使所述圆柱销位移，触发电气接近开关发出报警信号并使所述电机停止转动。

根据本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置的一个实施方式，所述网板设有网板框架和安装于所述网板框架上的网片，所述网板框架两侧分别固定在所述链条上。

根据本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置的一个实施方式，所述网板框架设有与水平方向成10-45°夹角的捞污斗。

根据本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置的一个实施方式，所述框架上设有网板支撑导向机构，所述网板框架上设有导向轮，所述导向轮沿着所述网板支撑导向机构行走。

根据本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置的一个实施方式，所述轴承座上设有调节杆，所述调节杆上设有锁紧螺母，通过旋紧或旋松锁紧螺母调节所述主轴的位置和所述环形链条的松紧。

根据本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置的一个实施方式，所述框架在其高度方向分段设置，相邻段结构适配，且可拆卸组装。

根据本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置的一个实施方式，所述环形链条的底端与水渠流道底部之间的流道预留高度按以下方式确定：

S1、将过水流道截面在流向上划分为断面1、断面0和断面2，其中，断面1为网板上游的断面，断面0为网板处的断面，断面2为网板下游的断面；

S2、建立方程，其中，断面0流过的流量为流道总流量：

Q＝Q₁+Q₂＝v₁A₁+v₀A₂ (1)

式(1)中，Q₁为流过预拦截过滤装置的流量，Q₂为流过底部流道的流量，v₁为预拦截过滤装置的过网流速，v₀为底部流道的流速，A₁为预拦截过滤装置的净过流面积，A₂为底部流道的过流面积；

A₂＝Bh (2)

式(2)中，B为流道宽度，h为底部流道预留高度，

假设预拦截过滤装置完全堵塞，总水头损失(h_L1-2)用底部流道的水头损失表示：

h_L1-2＝Δh₂ (3)

式(4)中，ξ₁为断面突然缩小的阻力系数，ξ₁＝0.5(1-h/H1)；ξ₂为断面突然扩大的阻力系数，ξ₂＝(1-h/H₂)²；

S3、依据实际厂址条件确定流道流量Q、流道宽度B、流道高度H1，按h_L1-2≤250mm，联立方程(1)-(4)，得到底部流道预留高度h的最小值要求。

相对于现有技术，本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置中，环形链条的底端与水渠流道底部之间间隔设置，固定连接于两个环形链条上的网板也与水渠流道底部之间间隔设置，因此即使整个网片堵塞也仍然留有安全过水通道，可以实现非全断面正面进水预拦截，增大过流断面，在保证核电厂循环水系统和核安全级的重要厂用水系统取水量的前提下，实现对入侵核电厂泵站的细小尺寸海生物进行有效预拦截过滤和清理，保障机组的安全稳定运行。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置及其技术效果进行详细说明，其中：

图1为本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置的结构示意图。

图2为本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置中，上部机架的结构示意图。

图3为本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置中，反冲洗系统的结构示意图。

图4为本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置中，驱动装置的结构示意图。

图5为本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置中，过载保护装置的结构示意图。

图6为本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置中，网板的结构示意图。

图7为本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置中，捞污斗的结构示意图。

图8为本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置中，框架的分段设置示意图。

图9为本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置中，安装导轨、土建基础导轨与工作链条行走导轨的放大示意图。

图10为本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置中，网板处的水力模型示意图。

其中：

10--框架；100--底座；102--顶梁；104--立柱；106--罩壳；108--观察窗；110--电机；112--减速机；114--轴承座；116--主轴；118--链轮；120--反冲洗水管；122--喷嘴；124--排污槽；126--安全销和圆柱销；128--调节杆；130--锁紧螺母；132--网板支撑导向机构；134--工作链条行走导轨；136--安装导轨；138--土建基础导轨；20--环形链条；200--链板；202--滚轮；204--滚轮轴；30--网板；300--网板框架；302--网片；304--捞污斗；306--导向轮；308--圆弧式机械自密封结构。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参照图1至9所示，本发明提供了一种核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置，其包括：

框架10，框架10的两侧分别设有环形链条20，环形链条20的底端与水渠流道底部之间间隔设置；

网板30，连续布满在两个环形链条20上，网板30的两侧分别固定连接于两个环形链条20上；以及

驱动装置，驱动装置包括电机110、通过轴承座114安装在框架10上的主轴116，以及设置在主轴116上的两个链轮118，电机110启动带动主轴116转动，并通过两个链轮118和两个环形链条20的啮合，带动两个环形链条20和固定连接于两个环形链条20上的网板30往复运动。

本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置采用的自带流道一体化框架10，创造性地将非全断面拦截底部流道融入到装置中，装置整体布置于水渠流道中，一方面解决了非全断面拦截过滤装置对土建基础结构的苛刻要求，另一方面避免了装置因整体悬空布置于进水流道在地震工况下易震溃而造成进水流道堵塞的风险，保障核电站核安全取水安全。

请参照图2所示，框架10的顶部设有上部机架，上部机架包括底座100、与底座100相对的顶梁102、以及位于底座100和顶梁102之间的立柱104，驱动装置设置于底座100、顶梁102和立柱104共同围成的收容空间中，其中，底座100、顶梁102和立柱104均为碳钢钢板压制成型钢焊接成型的结构件。围绕收容空间设有罩壳106，罩壳106上设有观察窗108，工作人员可通过观察窗108从外面观测网片302表面的赃污情况而不受喷溅危险。罩壳106采用全封闭结构，即可以防止冲洗水四溅，又能有效地保护工作人员不与机械转动部件接触，保证人身安全。根据本发明的一个实施方式，罩壳106采用法兰联接，安装方便且可与底座100形成导流，冲洗水溅出到罩壳106上直接流回，确保无水溢出。

请一并参照图2和图3所示，上部机架设有反冲洗系统和排污槽124，反冲洗系统包括冲洗水管120和设置于冲洗水管120上的多个喷嘴122，在图3所示实施方式中，冲洗水管120上设有上下两排喷嘴122，两排喷嘴122都成倾斜设置。捞污斗304收集的污物被提升到反冲洗位置后，通过冲洗水管120上的喷嘴122喷出带有一定压力冲洗水(冲洗水供给由专用冲洗水系统提供)将杂物冲落到排污槽中124，进而排到排污沟中，保持网板30清洁。排污槽124设置在上部机架合理的位置，以保证排出所有污物。当网板30从上部机架向下运动时，喷嘴122倾斜向下冲洗网板30，冲洗下的污物通过所述排污槽124排出。与传统设备反冲洗水管布置于网板30提升侧不同，本发明采用全翻转卸污设计，将反冲洗水管布置于网板30的下降侧，大尺寸污物依靠自重落入排污槽124，小尺寸污物依靠反冲洗水冲至排污槽124，解决了传统设备网板30因反冲洗不彻底而存在的污物夹带问题。

请参照图2和图4所示，轴承座114通过丝杠螺母固定在上部机架上，轴承座114上设有调节杆128，调节杆128上设有锁紧螺母130，通过旋紧或旋松锁紧螺母130，两个轴承座114可沿滑道移动，调节主轴116的高度、水平和环形链条20的松紧。

请参照图5所示，驱动装置包括一台电机110、硬齿面的减速机112、支座(未图示)，以及机械过载装置。减速机112套装在主轴116一端，工作时首先由电机110将电能转变成机械能，并通过减速机112将一定动力和转速传递给主轴116，带动主轴116和链轮118旋转，从而带动挂在链轮118上的环形链条20和网板30上下往复循环运动。

过载保护装置包括电气保护和机械保护，其中，减速机112在网板30下降侧装有扭矩臂，扭矩臂设置的支座座固定在地面一次埋件上，支座上装有一个安全销和圆柱销126，当设备过载时，安全销剪短使圆柱销126发生位移，从而触发电气接近开关，电气接近开关发出报警信号，电机110停止转动并提供机械过载保护。电气保护可采用过电流和低电压保护装置，以有效保护电机及设备。

请参照图6所示，网板30设有网板框架300和安装于网板框架300上的网片302，网板框架300两侧分别固定在环形链条20上。网片302采用不锈钢冲孔网，用螺栓固定在网板框架300上，网板间密封采用圆弧式机械自密封结构308。网片302固定在网板框架300的外表面上，采用独立的联接系统，以便于观察和更换网片302。网板框架300两端通过长螺栓固链条20上，两条环形链条20分别挂在主轴116的链轮118上，随着链轮118的旋转，滚轮202与链轮118啮合，带动网板30与环形链条20上下循环运动。

环形链条20包括链板200、滚轮202和滚轮轴204，滚轮202的材质为MC尼龙，可提升其与链轮118啮合的耐磨损性能。传统设备反冲洗水管120布置于网板30提升侧，为了便于污物反冲洗，捞污斗一般呈水平布置，极易造成网板30提升过程中捞污斗中的污物提前跌落至流道。请一并参照图7所示，网板框架300设有与水平方向成一定夹角的捞污斗304，实现了对污物提升过程更好的″容纳″效果，解决了污物提前掉落问题。此外，网板框架300还布置了导向轮306，框架10上设有网板支撑导向机构132，导向轮306可沿着网板支撑导向机构132行走，保障网板30运行的平稳性。网板支撑导向机构132一方面为网板30的运行起到导向作用，另一方面在网板30承受水位压差时为网板30提供支撑，防止网板30压溃。

请参照图8和图9所示，根据本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置的一个实施方式，框架10在其高度方向分段设置，相邻段结构适配，且可拆卸组装，每段之间采用销轴定位及螺栓联接，借助支撑方钢实现分段吊装，解决了核电厂泵站行车吊高及吊装吨位不足的问题。例如，请特别参照图8所示，框架10采用分段设计，由三段组成，顶部段由两节直段框架及轨道组成，中间段由三节直段框架及轨道组成，底部段由一节半圆框架及轨道组成。各节之间采用法兰联接，底部框架6个底孔与基础底部定位装置联接，顶部段与上部机架底座螺栓联接。

请特别参照图9所示，整个框架10的内壁设有工作链条行走导轨134，外壁设有与土建基础导轨138配合使用的安装导轨136，如此安装设置，可以将装置前后水压和地震载荷传导至土建基础，确保在极限压差或发生地震时设备不会被压垮。

框架10的导轨设计，一方面突破了设备与土建基础通过预埋件螺栓连接的传统固定式安装方式，实现了设备的便携式安装，可整体吊出水渠对设备框架进行日常维护，解决了传统设备只能采用潜水等高风险作业方式进行维护的问题；另一方面可为设备地下框架提供支撑，可将装置前后水压和地震载荷传导至土建基础，保障设备在承受极限水位差压力时的结构安全。

此外，请参照图10所示，本发明还构建了预拦截过滤装置水力模型，提出了非全断面预拦截过滤方法，在保证核电厂循环水系统(CRF)和核安全级的重要厂用水系统(SEC)取水量的前提下，假设预拦截过滤装置完全堵塞，建立其水力模型，为底部流道的预留尺寸设计值提供理论依据。

模型概述

过水流道截面在流向上划分为断面″1″、断面″0″和断面″2″。

计算方程

断面″0″流过的流量为流道总流量：

Q＝Q₁+Q₂＝v₁A₁+v₀A₂ (1)

式中，Q1为流过预拦截过滤装置的流量(完全堵塞时为0)，Q2为流过底部流道的流量，v₁为预拦截过滤装置的过网流速，v₀为底部流道的流速，A₁为预拦截过滤装置的净过流面积(完全堵塞时为0)，A₂为底部流道的过流面积：

A₂＝Bh (2)

式中，B为流道宽度，h为底部流道预留高度

根据″阻力平衡″，在断面″0″，流过预拦截过滤装置的水头损失(Δh₁)与底部流道的水头损失(Δh₂)相等，由于假设预拦截过滤装置完全堵塞，总水头损失(h_L1-2)用底部流道的水头损失表示：

h_L1-2＝Δh₂ (3)

式中，ξ₁为断面突然缩小的阻力系数，ξ₁＝0.5(1-h/H₁)；ξ₂为断面突然扩大的阻力系数，ξ₂＝(1-h/H₂)²。

依据实际厂址条件，流道流量Q、流道宽度B、流道高度H1均为已知值，根据NB/T25046-2015《核电厂水工设计规范》中对水头损失的设计要求，h_L1-2≤250mm，联立方程(1)-(4)，可求出底部流道h的最小值要求。

结合以上对本发明实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置中，环形链条20的底端与水渠流道底部之间间隔设置，固定连接于两个环形链条20上的网板30也与水渠流道底部之间间隔设置，因此即使整个网板30堵塞也仍然留有安全过水通道，可以实现非全断面正面进水预拦截，增大过流端面，在保证核电厂循环水系统和核安全级的重要厂用水系统取水量的前提下，实现对入侵核电厂泵站的细小尺寸海生物进行有效预拦截过滤和清理，保障机组的安全稳定运行。

根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置，其特征在于，包括：

框架，所述框架的两侧分别设有环形链条，所述环形链条的底端与水渠流道底部之间间隔设置；

网板，连续布满在两个环形链条上，所述网板的两侧分别固定连接所述两个环形链条；以及

驱动装置，所述驱动装置包括电机、通过轴承座安装在所述框架上的主轴，以及设置在所述主轴上的两个链轮，所述电机带动所述主轴转动，并通过所述两个链轮和所述两个环形链条的啮合，带动所述两个环形链条和固定连接于所述两个环形链条上的所述网板往复运动；

其中，所述环形链条的底端与水渠流道底部之间的流道预留高度按以下方式确定：

S1、将过水流道截面在流向上划分为断面1、断面0和断面2，其中，断面1为网板上游的断面，断面0为网板处的断面，断面2为网板下游的断面；

S2、建立方程，其中，断面0流过的流量为流道总流量：

Q＝Q₁+Q₂＝v₁A₁+v₀A₂ (1)

式(1)中，Q₁为流过预拦截过滤装置的流量，Q₂为流过底部流道的流量，v₁为预拦截过滤装置的过网流速，v₀为底部流道的流速，A₁为预拦截过滤装置的净过流面积，A₂为底部流道的过流面积；

A₂＝Bh (2)

式(2)中，B为流道宽度，h为底部流道预留高度，

假设预拦截过滤装置完全堵塞，总水头损失(h_L1-2)用底部流道的水头损失表示：

h_L1-2＝Δh₂ (3)

式(4)中，ξ₁为断面突然缩小的阻力系数，ξ₁＝0.5(1-h/H₁)；ξ₂为断面突然扩大的阻力系数，ξ₂＝(1-h/H₂)²；

S3、依据实际厂址条件确定流道流量Q、流道宽度B、流道高度H1，按h_L1-2≤250mm，联立方程(1)-(4)，得到底部流道预留高度h的最小值要求。

2.根据权利要求1所述的核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置，其特征在于，所述框架的顶部设有上部机架，所述上部机架包括底座、与所述底座相对的顶梁、以及位于所述底座和所述顶梁之间的立柱，所述驱动装置设置于所述底座、顶梁和立柱共同围成的收容空间中。

3.根据权利要求2所述的核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置，其特征在于，围绕所述收容空间设有罩壳，所述罩壳上设有观察窗。

4.根据权利要求2所述的核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置，其特征在于，所述上部机架设有反冲洗系统和排污槽，所述反冲洗系统包括冲洗水管和设置于所述冲洗水管上的多个喷嘴，当所述网板运动从所述上部机架向下运动时，所述喷嘴倾斜向下冲洗所述网板，冲洗下的污物通过所述排污槽排出。

5.根据权利要求2所述的核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置，其特征在于，所述电机通过减速机驱动所述主轴旋转，所述减速机于所述网板下降侧装有扭矩臂，所述扭矩臂设置的支座固定在地面上，所述支座上装有安全销和圆柱销，所述安全销于过载时剪短使所述圆柱销位移，触发电气接近开关发出报警信号并使所述电机停止转动。

6.根据权利要求1所述的核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置，其特征在于，所述网板设有网板框架和安装于所述网板框架上的网片，所述网板框架两侧分别固定在所述链条上。

7.根据权利要求6所述的核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置，其特征在于，所述网板框架设有与水平方向成10-45°夹角的捞污斗。

8.根据权利要求6所述的核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置，其特征在于，所述框架上设有网板支撑导向机构，所述网板框架上设有导向轮，所述导向轮沿着所述网板支撑导向机构行走。

9.根据权利要求1所述的核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置，其特征在于，所述轴承座上设有调节杆，所述调节杆上设有锁紧螺母，通过旋紧或旋松锁紧螺母调节所述主轴的位置和所述环形链条的松紧。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的核电厂泵站正面进水预拦截过滤装置，其特征在于，所述框架在其高度方向分段设置，相邻段结构适配，且可拆卸组装。