CN116641895A - 一种用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵 - Google Patents

一种用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵 Download PDF

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张志恒
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卢署林
王有良
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郝继敏
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Abstract

本发明涉及一种用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵，包括：轴承部件、水力部件、冲洗结构、平衡结构、支撑结构；轴承部件包括驱动端和非驱动端轴承部件，两个轴承部件成对使用，分别分布在泵的驱动端和非驱动端；水力部件包括四级，每一级均设置有叶轮、导叶；水力部件位于驱动端轴承部件和非驱动端轴承部件之间；冲洗结构包括：机封冲洗管路、旋液分离器冲洗管路；和与上述两个冲洗管路配套的管路安装结构，平衡结构包括：平衡鼓；支撑结构包括：泵脚、定位销、导向键、将泵通过紧固件整体固定在泵底座上，采用定位销和导向键定位。本发明平衡机构简单合理、易于安装维护、整体结构紧凑、整体刚性好，运行平稳可靠。

Description

一种用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵
技术领域
本发明涉及一种低压安注泵，具体涉及一种首级双吸叶轮结构、平衡机构更加简单合理、易于安装维护、整体结构紧凑、简单，整体刚性好，运行更加平稳可靠的用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵。
背景技术
压水堆核二级低压安注泵主要执行功能为低压安注和余热排出。目前现有产品运行流量范围在100m3/h～620m3/h，扬程250m～105m。为了解决最大流量点汽蚀余量NPSHa＝3.13m的高抗汽蚀性能要求，现有产品主要采用首级诱导轮或首级双吸叶轮形式。因涉及到高温、含杂质颗粒介质，机封冲洗方案普遍采用PLAN41方式，能满足使用要求。
诱导轮结构随有较好的抗汽蚀能力，但随着流量范围的加大，性能不够稳定可靠。因涉及到高温、含杂质颗粒介质，机封冲洗方案，能满足使用要求，但由于冲洗介质直接从泵腔引出，高温介质对机封换热器的热负荷要求较大。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种首级双吸叶轮结构、平衡机构更加简单合理、易于安装维护、整体结构紧凑、简单，整体刚性好，运行更加平稳可靠的用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵。
本发明是通过下述方案来解决上述技术问题的：一种用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵，其特征在于：所述用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵包括：
轴承部件、水力部件、冲洗结构、平衡结构、支撑结构；
轴承部件包括驱动端轴承部件、非驱动端轴承部件，驱动端轴承部件和非驱动端轴承部件成对使用，分别分布在泵的驱动端和非驱动端；
水力部件包括四级，每一级均设置有叶轮、导叶；水力部件位于驱动端轴承部件和非驱动端轴承部件之间；
冲洗结构包括：机封冲洗管路、旋液分离器冲洗管路；和与上述两个冲洗管路配套的管路安装结构，
平衡结构包括：平衡鼓，平衡鼓固定在水力部件中最后一级叶轮和非驱动端轴承部件之间，平衡鼓平衡各流量点的轴向力；
支撑结构包括：泵脚、定位销、导向键、将泵通过紧固件整体固定在泵底座上，采用定位销和导向键定位。
在本发明的具体实施例子中，水力部件与驱动端轴承部件之间还设置有驱动端机封，水力部件与非驱动端轴承部件之间还设置有非驱动端机封。
在本发明的具体实施例子中，叶轮包括：首级叶轮、次一级叶轮、次二级叶轮、次三级叶轮、每一级叶轮均配合有导叶，分别为：首级导叶、次一级导叶、次二级导叶、次三级导叶；所有的叶轮均固定泵轴上。
在本发明的具体实施例子中，首级叶轮采用能提高泵的抗汽蚀性能的双吸叶轮，后三级同向布置，叶轮、导叶外部有构成泵芯包外筒体的吸入段、吸入盖、中段，最终泵芯包装入泵的外筒体。
在本发明的具体实施例子中，冲洗结构包括：机封冲洗管路、旋液分离器冲洗管路；冲洗管路包括机封冲洗管路和旋液分离器冲洗管路，旋液分离器冲洗管路包括安装在外筒体上的泵体一级抽头水管，泵体一级抽头水管中介质进入旋液分离器冲洗管路，旋液分离器冲洗管路经过旋液分离器分离含杂质颗粒介质，并将介质分离成清洁介质和含杂质介质，清洁介质分两路注入到机封腔前端，保证机封腔内介质洁净；机封冲洗管路进行机封腔内介质循环，冷却、冲洗机封。
在本发明的具体实施例子中，平衡鼓位于泵盖和泵轴之间，平衡鼓两侧分别为末级导叶和非驱动端机封，平衡鼓和非驱动端机封之间还安装有非驱动端密封函体和冷却函体。
在本发明的具体实施例子中，非驱动端轴承部件为背靠背角接触球轴承。
在本发明的具体实施例子中，支撑结构包括泵底座、泵脚、导向键、定位销，泵通过泵脚与紧固件整体固定在泵底座上，紧固件包括泵脚、导向键、定位销上的螺栓。
在本发明的具体实施例子中，首级导叶为径向导叶。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供的用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵有如下优点：
1、首级双吸叶轮结构，很好解决了高抗汽蚀要求，性能也比较稳定，且设置有配置的径向导叶来消除径向力来提高运行稳定性。
2、采用平衡鼓，平衡机构更加简单合理、易于安装维护，适应于频繁启动。
3、采用平衡鼓平衡各流量点的大部分轴向力，残余轴向力由泵非驱动端背靠背角接触球轴承承受，使整个由泵轴、叶轮组成的泵转子处于受拉状态，泵运行更加平稳可靠。
4、采用全新的冲洗方案，该设计能更好的应对核电站事故工况下泵在高温、高压、含杂质颗粒介质中运行情况。
5、轴承部件，由驱动端轴承部件、非驱动端轴承部件组成，轴承为滚动轴承便于维护，经特殊设计的冷却盘管冷却润滑油，使轴承运转平稳可靠。
6、内外承压边界构成泵的双筒体结构，整体上结构更加简洁、紧凑，提高了泵的整体刚性，使高温高压条件下运行更加稳定可靠。
7、采用支撑结构中包括定位销、导向键、将泵通过紧固件整体固定在泵底座上，采用定位销和导向键定位。
8、本发明采用双筒体中心支撑，外筒体中心水平平面上的4个泵脚固定，外筒体正下方的定位销、导向键，共同起作用，解决泵在高温高压情况下的膨胀问题，使泵组的轴系对中性稳定，减少变形带来的应力，使泵组运行稳定可靠。
9、同时采用定位销、导向键还可以有效应对泵因高温热膨胀引起的泵组轴系的电机转子、泵转子不对中的问题。
附图说明
图1为本发明的整体装配示意图。
图2为本发明的冲洗结构和支撑结构部分的结构示意图。
下面是本发明中标号对应的名称：
图中：泵轴1、驱动端轴承部件2、驱动端机封3、吸入段4、首级导叶5、吸入盖6、第一中段7、次一级导叶8、第二中段9、泵体10、次二级导叶11、第三中段12、次三级导叶13、泵盖14、螺栓15、冷却函体16、非驱动端机封17、非驱动端轴承部件18、非驱动端冷却水进出水孔19、非驱动端冲洗孔20、非驱动端密封函体21、平衡鼓22、次三级叶轮23、次二级叶轮24、次一级叶轮25、泵体一级抽头水管26、首级叶轮27、驱动端密封函体28、驱动端冲洗孔29、驱动端冷却水进出水孔30、电机转子31，联轴器护罩32，机封冲洗管路33，泵脚34，泵头35，旋液分离器冲洗管路36、导向键37、泵底座38、定位销39。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
图1为本发明的整体装配示意图，图2为本发明的冲洗结构和支撑结构部分的结构示意图，如图1-2所示：本发明提出的一种用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵，该核电站用低压安注泵包括：轴承部件、水力部件、冲洗结构、平衡结构、支撑结构。
轴承部件包括驱动端轴承部件2、非驱动端轴承部件18，分别分布在泵的驱动端和非驱动端。水力部件包括四级，每一级均设置有叶轮、导叶；水力部件位于驱动端轴承部件2和非驱动端轴承部件18之间。冲洗结构包括冲洗管路和与冲洗管路配套的管路安装结构。平衡结构包括平衡鼓，平衡鼓固定在水力部件中次三级叶轮23和冷却函体16之间，平衡鼓平衡各流量点的轴向力。支撑结构包括泵底座38、泵脚34、导向键37、定位销39，泵通过泵脚34与紧固件整体固定在泵底座38上，紧固件包括泵脚、导向键、定位销上的螺栓。
冲洗管路包括机封冲洗管路33和旋液分离器冲洗管路36，悬液分离器冲洗管路36包括安装在外筒体上的泵体一级抽头水管26，泵体一级抽头水管26中介质进入旋液分离器冲洗管路36，旋液分离器冲洗管路36经过旋液分离器分离含杂质颗粒介质，并将介质分离成清洁介质和含杂质介质，清洁介质分两路注入到机封腔前端，保证机封腔内介质洁净；机封冲洗管路进行机封腔内介质循环，冷却、冲洗机封。
支撑结构包括：泵脚34、定位销39、导向键37、将泵通过紧固件整体固定在泵底座38上，采用定位销39和导向键37定位。
下面是一个具体的实施例子：参见图1，本发明中的轴承部件包括驱动端轴承部件2、非驱动端轴承部件18，驱动端轴承部件2和非驱动端轴承部件18成对使用，分别分布在泵的驱动端和非驱动端。水力部件与驱动端轴承部件2之间还设置有驱动端机封3，水力部件与非驱动端轴承部件18之间还设置有非驱动端机封17。
水力部件包括四级，每一级均设置有叶轮和导叶，参见图1，叶轮包括：首级叶轮27、次一级叶轮25、次二级叶轮24、次三级叶轮23、每一级叶轮均配合有导叶，分别为：首级导叶5、次一级导叶8、次二级导叶11、次三级导叶13；叶轮均固定泵轴1上。本发明的首级叶轮27采用能提高泵的抗汽蚀性能的双吸叶轮，后三级同向布置，叶轮、导叶外部有构成泵芯包外筒体的吸入段4、吸入盖6、第一中段7、第二中段9、第三中段12，最终泵芯包装入泵的外筒体，本发明中的中段包括第一中段7、第二中段9、第三中段12(参见图1)。
本发明中的首级导叶5为径向导叶，解决目前国内外同类产品泵高抗汽蚀性能、运转性能全流量范围不稳定问题。
冲洗管路包括机封冲洗管路33和旋液分离器冲洗管路36，悬液分离器冲洗管路36包括安装在外筒体上的泵体一级抽头水管26，泵体一级抽头水管26中介质进入旋液分离器冲洗管路36，旋液分离器冲洗管路36经过旋液分离器分离含杂质颗粒介质，并将介质分离成清洁介质和含杂质介质，清洁介质分两路注入到机封腔前端，保证机封腔内介质洁净；机封冲洗管路进行机封腔内介质循环，冷却、冲洗机封。
旋液分离器冲洗管路，从首级叶轮后的腔体经泵外筒体引出，经过旋液分离器分离含杂质颗粒介质，并将介质分离成清洁介质和含杂质介质，清洁介质分两路注入到机封腔节流间隙前端，起到清洁介质屏障作用，防止机封摩擦副受到杂质损坏；同时机封冲洗管路冷却回路自循环冷却机封腔内介质，使机封在正常温度下运行。
具体工作原理为泵体一级抽头水经泵体一级抽头水管26引出，分两路经旋液分离器分离含杂质颗粒介质，清洁介质经非驱动端冲洗孔20、驱动端冲洗孔29注入机封腔节流间隙前端，起到清洁屏障；同时驱动端机封3和非驱动端机封17经各自配套的机封冲洗管路冲洗、冷却机封。该设计能更好的应对核电站事故工况下泵在高温、高压、含杂质颗粒介质中运行情况。
平衡鼓22位于泵盖14和泵轴1之间，平衡鼓22两侧分别为次三级叶轮23和冷却函体16，平衡鼓22和非驱动端机封17之间还安装有非驱动端密封函体21和冷却函体16。本发明采用平衡鼓平衡各流量点的大部分轴向力，残余轴向力由泵非驱动端背靠背角接触球轴承承受，使整个由泵轴、叶轮组成的泵转子处于受拉状态，泵运行更加平稳可靠。在具体的实施过程中，本发明中的非驱动端轴承部件18为背靠背角接触球轴承。
支撑结构包括：泵脚34、定位销39、导向键37、将泵通过紧固件整体固定在泵底座38上，采用定位销39和导向键37定位。本发明采用双筒体中心支撑，外筒体中心水平平面上的4个泵脚固定，外筒体正下方的定位销、导向键，共同起作用，解决泵在高温高压情况下的膨胀问题，使泵组的轴系对中性稳定，减少变形带来的应力，使泵组运行稳定可靠。
本发明的首级双吸叶轮结构，很好解决了高抗汽蚀要求，性能也比较稳定，且设置有配置的径向导叶来消除径向力来提高运行稳定性。
本发明采用平衡鼓，平衡机构更加简单合理、易于安装维护，适应于频繁启动。
本发明采用平衡鼓平衡各流量点的大部分轴向力，残余轴向力由泵非驱动端背靠背角接触球轴承承受，使整个由泵轴、叶轮组成的泵转子处于受拉状态，泵运行更加平稳可靠。
本发明采用全新的冲洗方案，该设计能更好的应对核电站事故工况下泵在高温、高压、含杂质颗粒介质中运行情况。
本发明轴承部件，由驱动端轴承部件、非驱动端轴承部件组成，轴承为滚动轴承便于维护，经特殊设计的冷却盘管冷却润滑油，使轴承运转平稳可靠。
本发明内外承压边界构成泵的双筒体结构，整体上结构更加简洁、紧凑，提高了泵的整体刚性，使高温高压条件下运行更加稳定可靠。
本发明采用支撑结构中包括定位销、导向键、将泵通过紧固件整体固定在泵底座上，采用定位销和导向键定位。
本发明本发明采用双筒体中心支撑，外筒体中心水平平面上的4个泵脚固定，外筒体正下方的定位销、导向键，共同起作用，解决泵在高温高压情况下的膨胀问题，使泵组的轴系对中性稳定，减少变形带来的应力，使泵组运行稳定可靠。
本发明同时采用定位销、导向键还可以有效应对泵因高温热膨胀引起的泵组轴系的电机转子、泵转子不对中的问题。
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 (9)

1.一种用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵，其特征在于：所述用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵包括：
轴承部件、水力部件、冲洗结构、平衡结构、支撑结构；
轴承部件包括驱动端轴承部件、非驱动端轴承部件，驱动端轴承部件和非驱动端轴承部件成对使用，分别分布在泵的驱动端和非驱动端；
水力部件包括四级，每一级均设置有叶轮、导叶；水力部件位于驱动端轴承部件和非驱动端轴承部件之间；
冲洗结构包括：机封冲洗管路、旋液分离器冲洗管路；和与上述两个冲洗管路配套的管路安装结构，
平衡结构包括：平衡鼓，平衡鼓固定在水力部件中最后一级叶轮和非驱动端轴承部件之间，平衡鼓平衡各流量点的轴向力；
支撑结构包括：泵脚、定位销、导向键、将泵通过紧固件整体固定在泵底座上，采用定位销和导向键定位。
2.根据权利要求1所述的用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵，其特征在于：水力部件与驱动端轴承部件之间还设置有驱动端机封，水力部件与非驱动端轴承部件之间还设置有非驱动端机封。
3.根据权利要求1所述的用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵，其特征在于：叶轮包括：首级叶轮、次一级叶轮、次二级叶轮、次三级叶轮、每一级叶轮均配合有导叶，分别为：首级导叶、次一级导叶、次二级导叶、次三级导叶；所有的叶轮均固定泵轴上。
4.根据权利要求3所述的用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵，其特征在于：首级叶轮采用能提高泵的抗汽蚀性能的双吸叶轮，后三级同向布置，叶轮、导叶外部有构成泵芯包外筒体的吸入段、吸入盖、中段，最终泵芯包装入泵的外筒体。
5.根据权利要求1所述的用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵，其特征在于：冲洗结构包括：机封冲洗管路、旋液分离器冲洗管路；冲洗管路包括机封冲洗管路和旋液分离器冲洗管路，旋液分离器冲洗管路包括安装在外筒体上的泵体一级抽头水管，泵体一级抽头水管中介质进入旋液分离器冲洗管路，旋液分离器冲洗管路经过旋液分离器分离含杂质颗粒介质，并将介质分离成清洁介质和含杂质介质，清洁介质分两路注入到机封腔前端，保证机封腔内介质洁净；机封冲洗管路进行机封腔内介质循环，冷却、冲洗机封。
6.根据权利要求1所述的用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵，其特征在于：平衡鼓位于泵盖和泵轴之间，平衡鼓两侧分别为末级导叶和非驱动端机封，平衡鼓和非驱动端机封之间还安装有非驱动端密封函体和冷却函体。
7.根据权利要求1所述的用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵，其特征在于：非驱动端轴承部件为背靠背角接触球轴承。
8.根据权利要求1所述的用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵，其特征在于：支撑结构包括泵底座、泵脚、导向键、定位销，泵通过泵脚与紧固件整体固定在泵底座上，紧固件包括泵脚、导向键、定位销上的螺栓。
9.根据权利要求3所述的用于压水堆核电厂首级采用双吸叶轮结构的低压安注泵，其特征在于：首级导叶为径向导叶。
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