CN205638948U - 核电站余热排出泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种核电站余热排出泵，该排出泵包含：泵本体，其包含密封连接的泵蜗壳和泵盖，泵蜗壳内部设有连接泵蜗壳进口的导流腔和连接泵蜗壳出口的环形腔；泵盖将导流腔与环形腔密封分隔；转子系统，其串设在泵盖中，转子系统设有通过叶轮引导余热流体以固定方向运动的流体通道；流体通道的进口连接导流腔，出口连接环形腔；转子系统引导余热流体吸入泵蜗壳的导流腔，经过流体通道，由环形腔排出。本实用新型通过设置开口导流装置，提高余热排出泵的抗汽蚀性能，降低扰度对泵安全运行的影响；优化余热排出泵的结构设计，使其结构紧凑，可靠性高，便于维护；优化余热排出泵的冷却系统，简单实用，冷却作用好。

Description

核电站余热排出泵

技术领域

本实用新型涉及压水堆核电站核安全泵，具体涉及一种核电机组的卧式余热排出泵。

背景技术

现有余热排出泵多用于采用二代核电技术的机组，相较于三代核电技术的要求，安全系数低，性能要求也低，无法满足新的核电技术，例如我国华龙一号核电机组，的运行使用要求。余热排出泵作为为核电厂中重要核级用泵,在整个系统中发挥着重要的功能。其作用为：当反应堆冷却剂泵停运时余热排出泵使冷却剂在余热排出系统热交换器和反应堆压力容器之间循环排出堆芯余热以保证电厂处于冷停堆状态。

实用新型内容

本实用新型提供一种核电站余热排出泵，提高余热排出泵的抗汽蚀性能，降低扰度对泵安全运行的影响，结构紧凑，可靠性高，便于维护，简单实用，对泵冷却效果好。

为实现上述目的，本实用新型提供一种核电站余热排出泵，其特点是，该排出泵包含：

泵本体，其包含密封连接的泵蜗壳和泵盖，泵蜗壳内部设有连接泵蜗壳进口的导流腔和连接泵蜗壳出口的环形腔；泵盖将导流腔与环形腔密封分隔；

转子系统，其串设在泵盖中，转子系统设有通过叶轮引导余热流体以固定方向运动的流体通道；流体通道的进口连接导流腔，出口连接环形腔；转子系统引导余热流体吸入泵蜗壳的导流腔，经过流体通道，由环形腔排出。

上述泵蜗壳的导流腔中设有进口导流装置，进口导流装置设有用于对泵蜗壳的进口流态进行整流的导流叶片。

上述泵蜗壳中，导流腔设置于泵蜗壳的中轴线，环形腔以泵蜗壳的中轴线为对称中心环绕导流腔设置。

上述转子系统包含：

叶轮外壳，其固定在泵蜗壳与泵盖之间，内部中空形成流体通道，流体通道进口密封连接导流腔，出口密封连接环形腔，出口处设有导叶；

叶轮，其设置于叶轮外壳的流体通道内；

首泵轴，其一端连接叶轮，另一端穿过泵盖连接至外部的电机，带动叶轮旋转，引导余热流体在流体通道中流动；

轴承组件，其设置在泵盖外并套设在首泵轴上。

上述转子系统与泵盖之间设有机械密封机构；该机械密封机构采用集装式双端面密封结构，包含面对面布置的动密封环和静密封环，动密封环随转子系统转动，静密封环保持静止。

上述轴承组件包含：

圆柱滚子轴承，其套设在首泵轴上；

推力轴承，其套设在首泵轴上；

轴承座，其套设在推力轴承外；

轴承托架，其套设在轴承座和圆柱滚子轴承外，并与轴承座、圆柱滚子轴承、泵盖固定连接。

上述轴承组件中的轴承润滑采用脂润滑。

上述轴承组件中设有水冷装置。

上述泵蜗壳进口固定有进口法兰，泵蜗壳出口固定有出口法兰。

上述泵的进口法兰、泵蜗壳、出口法兰和泵盖的外壁壁厚增加其原外壁壁厚的10%～20%。

本实用新型核电站余热排出泵和现有技术相比，其优点在于，本实用新型在泵蜗壳进口安装了进口导流装置，该装置上装有导流叶片，可以有效对进口流态进行整流，使得进口流态平稳，性能曲线更稳定，提升泵的整体水力效率，改善泵气蚀性能；

本实用新型承压边界考虑华龙一号堆型对泵承受主回路高压力冲击的要求，承压边界壁厚增加，泵的安全性能大为提高；

本实用新型叶轮与泵盖之间耐磨环采用凯士比公司专利保护的密封面密封，有效保证了密封性能，具有良好的防咬合性能；

本实用新型轴承润滑采用脂润滑，有利于核电站控制厂房内可燃物总量；

本实用新型轴承组件采用水冷，大大提高了冷却性能；

本实用新型机械密封机构可以采用单端面或双端面机封，具有良好的密封效果，防止泄露，并且通过机封冷却器冷却机封水，提高系统稳定性。

附图说明

图1为本实用新型核电站余热排出泵的总体结构图；

图2为本实用新型轴承组件轴承润滑脂的注入和排出示意图；

图3为本实用新型核电站余热排出泵的机械密封机构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，进一步说明本实用新型的具体实施例。

如图1所示，揭示了一种核电站余热排出泵的实施例，其为一种核电机组的卧式单级离心泵，属于卧式余热排出泵，该排出泵包含：传输余热流体的泵本体和驱动余热流体流动的转子系统。

泵本体包含密封固定连接的泵蜗壳2和泵盖10，泵蜗壳2内部设有连接泵蜗壳2进口的导流腔和连接泵蜗壳2出口的环形腔；转子系统与泵盖10将导流腔与环形腔密封分隔，仅可通过转子系统连通。

泵蜗壳2进口固定有进口法兰1，进口法兰1与导流腔连通；泵蜗壳2出口固定有出口法兰3，出口法兰3连通环形腔。余热流体由进口法兰1吸入，进入泵蜗壳2的导流腔，通过转子系统将余热流体输送至环形腔，由出口法兰3输出余热流体。

其中，导流腔设为管状结构，设置于泵蜗壳2的中轴线，环形腔设为环形结构，以泵蜗壳2的中轴线为对称中心环绕导流腔设置。

在泵蜗壳2的导流腔中设有进口导流装置13，进口导流装置13设有用于对泵蜗壳2的进口流态进行整流的导流叶片。余热流体从进口法兰1吸入，经过进口导流装置13整流消除入流扰动和畸变，使得入口流动均匀。

为满足例如华龙一号核电站等高安全性要求和承受一回路压力冲击的要求，泵的进口法兰1、泵蜗壳2、出口法兰3和泵盖10均采用了高的设计压力，进口法兰1、泵蜗壳2、出口法兰3和泵盖10的外壁壁厚都增加至其原外壁壁厚的10%～20%（即进口法兰1、泵蜗壳2、出口法兰3和泵盖10的壁厚加厚10%～20%），提高了泵压力边界的可靠性和安全性。

转子系统串设在泵盖10中，转子系统设有通过叶轮引导余热流体以固定方向运动的流体通道；流体通道的进口连接导流腔，出口连接环形腔；由于导流腔与环形腔密封分隔，所以导流腔与环形腔之间尽可以通过转子系统的流体通道连通。转子系统引导余热流体吸入泵蜗壳2的导流腔，经过流体通道，由环形腔排出。

转子系统包含：叶轮外壳14、叶轮12、首泵轴7和轴承组件。

叶轮外壳14的形状与叶轮12相适配，采用碟状、或圆盘状、或类似变形。叶轮外壳14设置在泵蜗壳2内，固定在泵蜗壳2与泵盖10之间，叶轮外壳14内部中空形成流体通道，流体通道的进口设置在中部朝向泵蜗壳2内，该进口密封连接泵蜗壳2的导流腔，出口设置在叶轮外壳14的环形边缘的侧壁，朝向泵蜗壳2的环形腔设置，并与环形腔密封连接。

叶轮12设置在叶轮外壳14的流体通道内，叶轮可通过旋转引导余热流体由导流腔流入流体通道位于叶轮外壳14中部的进口，从位于叶轮外壳14边缘侧壁的出口排出至环形腔。

首泵轴7的一端机械连接叶轮12，另一端穿过泵盖10连接至外部的电机，电机通过首泵轴7带动叶轮旋转，引导余热流体在流体通道中流动。从电机驱动端看，泵旋向为逆时针方向。

轴承组件设置在泵盖10外并套设在首泵轴7上。具体的，轴承组件包含：套设在首泵轴7上的径向的圆柱滚子轴承5，套设在首泵轴7上的双圆锥滚子推力轴承6，套设在推力轴承6外的轴承座8，以及套设在轴承座8和圆柱滚子轴承5外的轴承托架9。轴承托架9与轴承座8、圆柱滚子轴承5、泵盖10固定连接，为轴承组件的轴承零件提供支撑和固定。轴承组件中的轴承润滑采用脂润滑。轴承温度由轴承上端安装温度热电阻传感器来进行轴承温度监控。

轴承组件中设有水冷装置，冷却方式为水冷，极大提高了冷却效率和冷却性能。轴承冷却水从进口27流入，进入轴承座和轴承架内专门设计的冷却通道，从冷却水出口28流出。

如图2并结合图1所示，显示了轴承润滑脂的注入和排出布局，轴承组件中设置三个润滑脂注入口，具体如下：圆柱滚子轴承5的注入口为21，排出口为22，推力轴承6注入口为23、25，排出口见图1中24。

另外，轴承两端密封26采用迷宫环密封形式，使得轴承具有很好的密封性能。

转子系统结构方面，其泵转子系统设计为刚性转子，通过叶轮进口端（流体通道进口）和出口端（流体通道出口）耐磨环内的液膜刚度和圆柱滚子轴承5与推力轴承6进行支撑，使转子在泵运行的固有频率远大于转速激振频率。

如图3并结合图1所示，在转子系统与泵盖10之间设有机械密封机构4。机械密封机构4采用集装式双端面密封，包含面对面布置的动密封环和静密封环，动密封环随转子系统转动，静密封环保持静止，形成两道动静密封面，具有良好的密封效果。如果一级密封失效，二级密封仍然可以密封，防止泄露。机械密封机构4的密封冲洗水来自端口29，机封水通过外接换热器进行冷却。机封静密封环材料为耐高温性能更好的石墨种类，并通过在静密封环表面刻月牙槽的方法使得机封耐高温性能更好，运行更为可靠。

进一步的，排出泵的转子系统设计成抽取式结构，通过打开泵盖10，便可将转子系统从排出泵的泵本体内整体抽出，无需拆卸轴承组件或者移动电机和泵蜗壳2便可更换机械密封机构4，便于电厂进行维护。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种核电站余热排出泵，其特征在于，该排出泵包含：

泵本体，其包含密封连接的泵蜗壳（2）和泵盖（10），泵蜗壳（2）内部设有连接泵蜗壳（2）进口的导流腔和连接泵蜗壳（2）出口的环形腔；泵盖（10）将导流腔与环形腔密封分隔；

转子系统，其串设在泵盖（10）中，转子系统设有通过叶轮引导余热流体以固定方向运动的流体通道；流体通道的进口连接导流腔，出口连接环形腔；转子系统引导余热流体吸入泵蜗壳（2）的导流腔，经过流体通道，由环形腔排出。

2.如权利要求1所述的核电站余热排出泵，其特征在于，所述泵蜗壳（2）的导流腔中设有进口导流装置（13），进口导流装置（13）设有用于对泵蜗壳（2）的进口流态进行整流的导流叶片。

3.如权利要求1或2所述的核电站余热排出泵，其特征在于，所述泵蜗壳（2）中，导流腔设置于泵蜗壳（2）的中轴线，环形腔以泵蜗壳（2）的中轴线为对称中心环绕导流腔设置。

4.如权利要求1所述的核电站余热排出泵，其特征在于，所述转子系统包含：

叶轮外壳（14），其固定在泵蜗壳（2）与泵盖（10）之间，内部中空形成流体通道，流体通道进口密封连接导流腔，出口密封连接环形腔，出口处设有导叶（11）；

叶轮（12），其设置于叶轮外壳（14）的流体通道内；

首泵轴（7），其一端连接叶轮（12），另一端穿过泵盖（10）连接至外部的电机，带动叶轮旋转，引导余热流体在流体通道中流动；

轴承组件，其设置在泵盖（10）外并套设在首泵轴（7）上。

5.如权利要求1或4所述的核电站余热排出泵，其特征在于，所述转子系统与泵盖（10）之间设有机械密封机构（4）；所述机械密封机构（4）采用集装式双端面密封结构，包含面对面布置的动密封环和静密封环，动密封环随转子系统转动，静密封环保持静止。

6.如权利要求4所述的核电站余热排出泵，其特征在于，所述轴承组件包含：

圆柱滚子轴承（5），其套设在首泵轴（7）上；

推力轴承（6），其套设在首泵轴（7）上；

轴承座（8），其套设在推力轴承（6）外；

轴承托架（9），其套设在轴承座（8）和圆柱滚子轴承（5）外，并与轴承座（8）、圆柱滚子轴承（5）、泵盖（10）固定连接。

7.如权利要求4或6所述的核电站余热排出泵，其特征在于，所述轴承组件中的轴承润滑采用脂润滑。

8.如权利要求4或6所述的核电站余热排出泵，其特征在于，所述轴承组件中设有水冷装置。

9.如权利要求1所述的核电站余热排出泵，其特征在于，所述泵蜗壳（2）进口固定有进口法兰（1），泵蜗壳（2）出口固定有出口法兰（3）。

10.如权利要求9所述的核电站余热排出泵，其特征在于，所述泵的进口法兰（1）、泵蜗壳（2）、出口法兰（3）和泵盖（10）的外壁设有加厚层，该加厚层的厚度是进口法兰（1）、泵蜗壳（2）、出口法兰（3）和泵盖（10）的外壁厚度的10%～20%。