CN207893030U - 反应堆一回路及可用于反应堆主设备的减震支承装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及反应堆一回路及减震支承装置，减震支承装置包括第一支承件、第二支承件、减震单元、以及座体。第一支承件与反应堆主设备固定连接，减震单元设置在座体上，第二支承件与第一支承件相互套设，并由减震单元产生的预紧力将第二支承件压紧在减震单元与第一支承件之间。减震单元承载并缓冲反应堆主设备传递到第二支承件的载荷；第二支承件与减震单元之间滑动摩擦配合。第二支承件和减震单元之间的摩擦副产生的侧向静摩擦力持续的抵御海洋环境引起的周期性交变载荷，避免主设备管道连接处等薄弱环节产生疲劳风险，还可以通过减震单元来实现抵消、减轻主泵震动的影响。

Description

反应堆一回路及可用于反应堆主设备的减震支承装置

技术领域

本实用新型涉及核电领域，更具体地说，涉及一种反应堆一回路及可用于反应堆主设备的减震支承装置。

背景技术

在反应堆一回路中，压力容器是定位中心，与主泵通过管道构成一个闭合环路。一回路各主设备起堆、停堆时温度会在室温与320℃左右变化，因此反应堆压力容器会因温度变化产生热膨胀，主泵不仅自身产生热膨胀，还要叠加管道热伸长发生热位移。

因温度跨度较大，反应堆热位移量往往多达数十毫米，如果将所有设备的支承设计为固定支承，完全限制这些热膨胀和热位移，设备和支承受的热应力会超过许用应力而发生破坏。

有些陆上大型商用反应堆一回路主泵大都采用了一组双端带球形关节轴承的支腿组成连杆结构作为主承重支承，具备沿主管道轴线方向大范围和多向小范围位移的功能。上部采用阻尼或与拉杆组合的方式构成侧向支承，限制在事故工况下设备的侧向位移。

另外也有的陆上大型商用反应堆下支承装置通过3个支臂与泵壳连接，沿泵壳圆周均布。

下支承由滚动支承及螺旋千斤顶组成，螺旋千斤顶可调节主泵的安装高度和水平度，保证管嘴对接。滚动支承采用双层结构可以实现横向、纵向滚动平移，释放一回路叠加到主泵上的热位移。

上述现有产品结构或技术的哪些缺点：

1.陆上大堆主泵受一回路系统热胀冷缩特性影响，必须释放较大的热位移，其支承采用连杆支腿和阻尼的支承方式。连杆支腿和阻尼支承两端均采用球形关节轴承，这种关节轴承允许沿销轴轴线不受限的旋转，同时允许沿其它各向幅度受限的旋转。

由于连杆不稳定性和球形关节轴承的多自由度，支承允许蒸发器在管道轴线较大位移，并且允许沿其余方向发生有限的位移。连杆支腿支承具有多向自由度，必须与主管道一起构成稳定的支承系统。

陆地环境下，主泵在正常工况下长时间仅受竖直方向外载荷，侧向无明显载荷保持静止状态。仅在事故工况下设备受侧向冲击作用，产生短暂的与自身成正比的惯性力。

由于设备中心与支承点不重合，惯性力作用于支承件产生力矩。陆地环境下主泵长时间保持静止，连杆支腿支承仅承受垂直载荷。在地震、LOCA(loss-of-coolantaccident，冷却剂丧失事故失水事故)等事故工况下，连杆支腿无法有效传递侧向力、力矩等载荷，需要由阻尼器来承载短暂的侧向冲击载荷。

2.陆地堆型一回路冷却剂系统安装在混凝土基础上，混凝土自身具备一定的减震效果。主泵支承无明显的减震结构。

在海洋环境下，反应堆在上述载荷的基础上叠加了一个长期存在的周期性外载荷。该外载荷由海浪周期性引起反应堆基础结构的横摇、纵摇、横倾、纵倾以及垂荡。

而在海洋环境的持续周期性摇摆、倾斜条件下，各主设备在水平方向会产生较大的持续交变惯性载荷，其大小与设备质量成正比。主泵必须释放系统热胀量，陆地型的支腿支承具有多向自由度，无法提供有效的侧向支承。

该周期性交变载荷长期作用于主设备，连接各设备的主管道就会受到较大周期性交变载荷，会引起设备间管道焊缝等薄弱处产生疲劳风险。

这就要求主设备支承既能有效的平衡各种载荷(包括周期性交变载荷)，同时又具有一定侧向自由度能释放热膨胀和热位移，减小热应力，优化管道受力。主泵等大型的立式容器需要设置多个支座，由于冷热态变化时这些设备会产生中心热位移和自身热膨胀，若支座不与连接管道轴线平行就会发生多向位移，这些支座必须具备多向平移自由度来释放热应力。

一回路冷却剂主泵是转动机械，运行过程中伴有机械转动、流体冲击、气蚀等冲击和震动工况，其支承应带有减震、隔震功能，防止震动的传递、放大。因此海洋工况下主泵支承设计既要满足基本的承载要求，同时还要满足热应力释放、海洋载荷承载以及减震要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种反应堆一回路及可用于反应堆主设备的减震支承装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种可用于反应堆主设备的减震支承装置，包括第一支承件、第二支承件、减震单元、以及座体；

所述第一支承件与反应堆主设备固定连接，所述减震单元设置在所述座体上，所述第二支承件与所述第一支承件相互套设，并由所述减震单元产生的预紧力将所述第二支承件压紧在所述减震单元与所述第一支承件之间；

所述减震单元承载并缓冲所述反应堆主设备传递到所述第二支承件的载荷；

所述第二支承件与所述减震单元之间为滑动摩擦配合。

优选地，所述第一支承件能向下移动地与所述座体连接，以让所述第二支承件在所述减震单元上产生一个预压力，并在所述第一支承件随所述支座震动下移时，让所述减震单元缓冲。

优选地，所述第一支承件轴向位置可调地与所述座体连接。

优选地，所述第一支承件穿设所述减震单元与所述座体连接，所述第一支承件与所述减震单元之间留有径向间隙。

优选地，所述减震单元与所述第二支承件形成滑动摩擦副，相配合的两个接触面中的至少一个接触面采用耐磨材料。

优选地，所述第一支承件、第二支承件之间留有间隙，以能产生水平方向的相对移动。

优选地，所述减震单元包括隔板以及设置在所述隔板下侧的至少一组弹性组件，所述隔板对所述第二支承件支承，所述弹性组件对所述隔板提供弹性支承。

优选地，所述第一支承件穿设所述隔板，所述减震单元包括在所述隔板下侧均匀分布的若干弹性组件，所述第一支承件与所述隔板之间留有间隙。

优选地，所述弹性组件包括第一导向件、第二导向件以及弹性件，所述第一导向件、第二导向件相互套设，并可在竖直方向相对移动，所述弹性件套在所述第一导向件、第二导向件外，且所述弹性件的上下两端分别与所述第一导向件、第二导向件相抵。

优选地，所述第一导向件与所述隔板在水平方向上定位，所述第二导向件与所述座体在水平方向上定位。

优选地，所述座体上设有容置所述减震单元的筒状体。

优选地，所述隔板的周圈与所述筒状体的内壁面配合，并能沿所述筒状体的内壁面上下移动。

优选地，所述第一支承件的上端设有供所述第二支承件的上端抵靠的抵挡部；和/或，所述第二支承件的上端与所述反应堆主设备的支座抵靠。

优选地，所述第一支承件为压杆，所述第二支承件为隔套；或，所述第一支承件为隔套、第二支承件为压杆。

一种反应堆一回路，包括主设备以及对所述主设备支承的所述减震支承装置。

优选地，所述主设备的侧面沿周圈设有若干支座，部分或全部所述支座上设有所述减震支承装置，所述第一支承件与所述支座连接。

优选地，所述主设备为主泵，所述第一支承件与所述支座可拆卸地连接。

实施本实用新型的反应堆一回路及可用于反应堆主设备的减震支承装置，具有以下有益效果：减震支承装置的第二支承件和减震单元形成摩擦副，摩擦副具有多向自由度，在有效地承载设备的垂向载荷的同时，还能释放蒸气发生器自身热胀以及叠加系统的不同方向的热膨胀和热位移，在海洋环境下，摩擦副产生的侧向静摩擦力持续的抵御海洋环境引起的周期性交变载荷，避免各主设备管道连接处等薄弱环节产生疲劳风险，还可以通过减震单元来实现抵消、减轻主泵震动的影响。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例中的反应堆一回路的主泵支座上设置减震支承装置时的结构示意图；

图2是图1中的减震支承装置的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型一个优选实施例中的反应堆一回路包括压力容器、蒸汽发生器、主泵1，压力容器作为整个反应堆的定位中心，其设备中心位置不变，与蒸汽发生器、主泵1通过连接短管连接构成一个闭合环路。

压力容器、蒸汽发生器、主泵1作为反应堆一回路的主设备，在一回路各主设备起堆、停堆时温度会在室温与反应堆运行温度间变化，因此反应堆压力容器会因温度变化产生热膨胀，蒸汽发生器和主泵1不仅自身产生热膨胀，还要叠加管道热伸长发生热位移。

当反应堆起堆时，一回路各主设备及连接短管温度逐渐上升，压力容器、蒸汽发生器以及主泵1均会产生热膨胀，同时各主设备间的连接短管也会伸长。

压力容器作为整个反应堆的定位中心，其设备中心位置不变。蒸汽发生器和主泵1摩擦副支承部分不仅要释放自身膨胀，同时也要释放叠加热位移。因温度跨度较大，反应堆热位移量往往多达数十毫米，如果将所有设备的支承设计为固定支承，完全限制这些热膨胀和热位移，主设备和支承受的热应力会超过应力限值而发生破坏。

另外，海上反应堆项目在上述载荷的基础上叠加了一个长期存在的周期性外载荷。该外载荷由海浪周期性引起反应堆基础结构的横摇、纵摇、横倾、纵倾以及垂荡。该周期性交变载荷长期作用于设备，会引起设备间管道焊缝等薄弱处产生疲劳风险。

本实施例中，主设备为主泵1，主设备的侧面沿周圈设有若干支座2，在支座2上通常设有减震支承装置3对主设备进行支承和缓冲，也可只在部分支座2上设置减震支承装置3。当然，在条件允许情况下，减震支承装置3也可应用到其他的主设备。

结合图2所示，优选地，支座2上设有可用于反应堆主设备的减震支承装置3，减震支承装置3包括第一支承件31、第二支承件32、减震单元33、以及座体34。

第一支承件31与反应堆主设备固定连接，减震单元33设置在座体34上，第二支承件32与第一支承件31相互套设，并由减震单元33产生的预紧力将第二支承件32压紧在减震单元33与第一支承件31之间。

减震单元33承载并缓冲反应堆主设备传递到第二支承件32的载荷；同时，第二支承件32与减震单元33之间为滑动摩擦配合，让第二支承件32与减震单元33之间形成摩擦副。

通常，反应堆主设备的侧面沿周圈设有若干支座2，可以在部分支座2上设置减震支承装置，也可全部支座2上设置减震支承装置。减震支承装置也可直接安装在反应堆主设备的底部或其他支承结构上。

第一支承件31与支座2可拆卸地连接，便于减震支承装置3拆装、维护、更换。

在本实施例中，第一支承件31为压杆，第二支承件32为隔套，第一支承件31穿设隔套。第一支承件31的上端设有供作第二支承件32的上端抵靠的抵挡部311，让主泵1的重力、振动等载荷可通过支座2、第一支承件31传递到第二支承件32，并传递到减震单元33。

当然，可以理解地，第二支承件32的上端可以直接与反应堆主设备的支座2相抵靠，让主泵1、支座2压合在第二支承件32上，将重力、振动等载荷传递到减震单元33。第二支承件32的上端也可同时与反应堆主设备和抵挡部311相抵靠。

在第一支承件31与第二支承件32间预留间隙，以能产生水平方向的相对移动，可以允许主设备发生水平方向的滑移，滑移方向可单向或多向。

在堆冷热态变化过程中，主泵1自身产生径向热膨胀，同时叠加来自一回路系统其它设备的热膨胀产生设备中心位移，沿连接管道轴线。位于轴线上的支座2产生单向位移，其余支座2产生自胀和中心位移的矢量合成方向。主泵1的支座2与泵壳和安装基础均为固定连接，而第二支承件32与减震单元33之间形成的摩擦副可以沿任意方向的滑移，实现对多向热位移的有限制的释放。

当反应堆处于冷态时，一回路各主设备中心位于冷态位置。于当反应堆起堆时，一回路各主设备及管道温度逐渐上升，压力容器、蒸汽发生器、主泵1均会产生热膨胀，同时各主设备间的管道也会伸长。

压力容器作为整个反应堆的定位中心，其设备中心位置不变。第二支承件32与减震单元33之间形成的摩擦副不仅要释放自身膨胀，同时也要释放叠加热位移。随着一回路的温升，自身热膨胀叠加热位移被第二支承件32与减震单元33之间形成的摩擦副产生的额定摩擦力所限制，热应力持续增大。

当热应力增大到大于第二支承件32与减震单元33之间形成的摩擦副的静摩擦力时，摩擦副开始发生滑移，持续释放热应力，同时设备中心开始向热态位置移动。整个热位移释放过程会持续直到一回路达到正常运行温度，设备所受热应力等于摩擦副设定的滑动摩擦力。

当一回路温升结束进入稳定运行状态后，各主设备热膨胀、热位移过程结束，中心处于稳定状态，此时摩擦副停止滑移产生水平方向的静摩擦力，第二支承件32与减震单元33之间形成的摩擦副释放热应力过程结束。

当一回路进入热态稳定运行后，第二支承件32与减震单元33之间形成的摩擦副开始承载由海洋环境叠加的常态周期性交变载荷。由于海洋环境引起的横摇、纵摇、横倾、纵倾以及垂荡的周期性交变载荷长期作用，致使各主设备承受很大的侧向惯性载荷。

第二支承件32与减震单元33之间形成的摩擦副在水平方向是具有限位的自由度，冷、热态侧向只能单边限位。此时摩擦副产生的侧向静摩擦力持续的抵御海洋环境引起的周期性交变载荷，避免各主设备管道连接处等薄弱环节产生疲劳风险。

主泵1运行过程中自身会因机械运动、流体冲击等产生高频微幅震动，对一回路系统设备及船舱产生破坏风险和噪声。支座2通过减震单元33承载，可以通过选择减震单元33的固有响应频率来实现抵消、减轻主泵1震动的影响。

优选地，第一支承件31能向下移动地与座体34连接，以让第二支承件32在减震单元33上产生一个预压力，并在第一支承件31随反应堆主设备、支座2震动下移时，让减震单元33缓冲。在其他实施例中，也可只依靠重力、振动等载荷传递到第二支承件32后和减震单元33之间产生的摩擦力来抵消或分担热变化时的水平分力。

进一步地，第一支承件31轴向位置可调地与座体34连接，调节第一支承件31的轴向位置后，会带动支座2变形，从而能调节第一支承件31和座体34间的拉力以及第二支承件32向减震单元33施加的压力。

第一支承件31的轴向位置不同时，第二支承件32向减震单元33施加的压力也会调整，调节预压力，可以调节第二支承件32和减震单元33之间产生的摩擦力。

座体34可以安装在基础支承4上，能保证位置不会移动。第一支承件31的下端穿过座体34底面，在第一支承件31的下端设置调节件312，调节件312与座体34的下侧相抵。调节调节件312在第一支承件31的轴向位置，实现第一支承件31的轴向位置调节。

另外，优选地，减震单元33与第二支承件32形成滑动摩擦副，相配合的两个接触面中的一个接触面可以采用耐磨材料，也可将隔板331与第二支承件32相配合的两个接触面均采用耐磨材料。耐磨材料可为复合摩擦材料，耐磨损且摩擦系数稳定，提升稳定性，延长使用寿命。

第二支承件32与减震单元33之间形成的摩擦副通过对预紧力及摩擦系数进行变量控制，可将控制摩擦力大小到一个范围，实现热膨胀、热位移发生时其产生的应力大于摩擦力能推动摩擦副滑动，而温度稳定时各主设备、管道均保持稳定时摩擦力能抵消或者分担水平分力，进而优化管道的受力情况，避免管道疲劳现象。

第一支承件31穿设减震单元33与座体34连接，第一支承件31与减震单元33之间留有径向间隙,二者间的间隙允许主泵1沿径向方向单向或多向滑移。

减震单元33包括隔板331以及设置在隔板331下侧的若干组弹性组件332，隔板331对第二支承件32支承，弹性组件332对隔板331提供弹性支承。若干弹性组件332在隔板331下侧均匀分布，对隔板331提供平稳的支承，在其他实施例中，也可采用一组弹性组件332，能提供平稳的支承即可。

进一步地，第一支承件31穿设隔板331，第一支承件31与隔板331之间留有径向间隙，允许主泵1沿单向或多向滑移。

本实施例中，弹性组件332包括第一导向件3321、第二导向件3322以及弹性件3323，第一导向件3321、第二导向件3322相互套设，并可在竖直方向相对移动，弹性件3323套在第一导向件3321、第二导向件3322外，且弹性件3323的上下两端分别与第一导向件3321、第二导向件3322相抵。

通常，第一导向件3321为套筒，第二导向件3322为插针，第二导向件3322插设到第一导向件3321内。弹性件3323为弹簧，第一导向件3321与隔板331相抵，第二导向件3322与座体34相抵，让弹性件3323的弹力能均匀平稳传递到隔板331和座体34。

第一导向件3321与隔板331在水平方向上定位，第二导向件3322与座体34在水平方向上定位，从而能保持减震单元33相对隔板331和座体34的位置不会偏移，让弹力更加稳定。通常，第一导向件3321、第二导向件3322上可以设置对应的凸起3324，嵌入到隔板331和座体34内，进行水平方向定位。

在其他实施例中，减震单元33也可只包括隔板331和设置在隔板331下侧的弹簧等弹性件3323；或者，减震单元33也可为一个独立的弹性件3323，其上表面与第二支承件32抵靠。

座体34上设有容置减震单元33的筒状体341，可以对减震单元33进行定位，防止隔板331、弹性组件332等在减震过程中移动位置，影响减震的稳定性。

优选地，隔板331的周圈与筒状体341的内壁面配合，并能沿筒状体341的内壁面上下移动。在振动时，筒状体341为隔板331的上下移动进行导向。

在其他实施例中，也可为第一支承件31为隔套、第二支承件32为压杆，让隔套与支座2连接，压杆将反应堆主设备、隔套传递来的重力、振动等载荷传递给减震单元33。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (16)

1.一种可用于反应堆主设备的减震支承装置，其特征在于，包括第一支承件（31）、第二支承件（32）、减震单元（33）、以及座体（34）；

所述第一支承件（31）与所述反应堆主设备固定连接，所述减震单元（33）设置在所述座体（34）上，所述第二支承件（32）与所述第一支承件（31）相互套设，并由所述减震单元（33）产生的预紧力将所述第二支承件（32）压紧在所述减震单元（33）与所述第一支承件（31）之间；

所述减震单元（33）承载并缓冲所述反应堆主设备传递到所述第二支承件（32）的载荷；并且，所述第二支承件（32）与所述减震单元（33）之间为滑动摩擦配合。

2.根据权利要求1所述的可用于反应堆主设备的减震支承装置，其特征在于，所述第一支承件（31）能向下移动地与所述座体（34）连接，以让所述第二支承件（32）在所述减震单元（33）上产生一个预压力，并在所述第一支承件（31）随所述反应堆主设备震动下移时，让所述减震单元（33）缓冲。

3.根据权利要求2所述的可用于反应堆主设备的减震支承装置，其特征在于，所述第一支承件（31）轴向位置可调地与所述座体（34）连接。

4.根据权利要求1所述的可用于反应堆主设备的减震支承装置，其特征在于，所述第一支承件（31）穿设所述减震单元（33）与所述座体（34）连接，所述第一支承件（31）与所述减震单元（33）之间留有径向间隙。

5.根据权利要求1所述的可用于反应堆主设备的减震支承装置，其特征在于，所述减震单元（33）与所述第二支承件（32）形成滑动摩擦副，相配合的两个接触面中的至少一个接触面采用耐磨材料。

6.根据权利要求1所述的可用于反应堆主设备的减震支承装置，其特征在于，所述第一支承件（31）、第二支承件（32）之间留有间隙，以能产生水平方向的相对移动。

7.根据权利要求1至6任一项所述的可用于反应堆主设备的减震支承装置，其特征在于，所述减震单元（33）包括隔板（331）以及设置在所述隔板（331）下侧的至少一组弹性组件（332），所述隔板（331）对所述第二支承件（32）支承，所述弹性组件（332）对所述隔板（331）提供弹性支承。

8.根据权利要求7所述的可用于反应堆主设备的减震支承装置，其特征在于，所述第一支承件（31）穿设所述隔板（331），所述减震单元（33）包括在所述隔板（331）下侧均匀分布的若干弹性组件（332），所述第一支承件（31）与所述隔板（331）之间留有间隙。

9.根据权利要求7所述的可用于反应堆主设备的减震支承装置，其特征在于，所述弹性组件（332）包括第一导向件（3321）、第二导向件（3322）以及弹性件（3323），所述第一导向件（3321）、第二导向件（3322）相互套设，并可在竖直方向相对移动，所述弹性件（3323）套在所述第一导向件（3321）、第二导向件（3322）外，且所述弹性件（3323）的上下两端分别与所述第一导向件（3321）、第二导向件（3322）相抵。

10.根据权利要求9所述的可用于反应堆主设备的减震支承装置，其特征在于，所述第一导向件（3321）与所述隔板（331）在水平方向上定位，所述第二导向件（3322）与所述座体（34）在水平方向上定位。

11.根据权利要求7所述的可用于反应堆主设备的减震支承装置，其特征在于，所述座体（34）上设有容置所述减震单元（33）的筒状体（341）；

所述隔板（331）的周圈与所述筒状体（341）的内壁面配合，并能沿所述筒状体（341）的内壁面上下移动。

12.根据权利要求1至6任一项所述的可用于反应堆主设备的减震支承装置，其特征在于，所述第一支承件（31）的上端设有供所述第二支承件（32）的上端抵靠的抵挡部（311）；和/或，所述第二支承件（32）的上端与所述反应堆主设备抵靠。

13.根据权利要求1至6任一项所述的可用于反应堆主设备的减震支承装置，其特征在于，所述第一支承件（31）为压杆，所述第二支承件（32）为隔套；或，所述第一支承件（31）为隔套、第二支承件（32）为压杆。

14.一种反应堆一回路，其特征在于，包括主设备以及对所述主设备支承的权利要求1至13任一项所述减震支承装置。

15.根据权利要求14所述的反应堆一回路，其特征在于，所述主设备的侧面沿周圈设有若干支座（2），部分或全部所述支座（2）上设有所述减震支承装置，所述第一支承件（31）与所述支座（2）连接。

16.根据权利要求15所述的反应堆一回路，其特征在于，所述主设备为主泵（1），所述第一支承件（31）与所述支座（2）可拆卸地连接。