CN210565230U - 一种用于反应堆主容器加热的风机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于反应堆主容器加热的风机，括风机本体、增速箱、联轴器、三相异步电动机、稀油站、密封装置、变频调速控制系统，通过对叶轮叶片的进口安装角和出口安装角的设计，使得至少75％机械能转化为热能，可提供不低于650kW的加热功率，通过蜗壳冷却水回路和隔热挡板的设计，降低轴密封处工作温度，保证密封装置的可靠性。本实用新型解决了反应堆主容器及堆内构件同时稳定加热的问题，并可推广应用至大型具有复杂内部结构的容器类设备预热。
Description
技术领域
本实用新型属于风机的设计，具体涉及一种用于反应堆主容器加热的风机。
背景技术
钠冷快堆主容器在充钠前需提前预热，减小液态金属钠进入主容器时对主容器内壁及堆内构件造成的热冲击。目前常用的加热技术，一般由电能转化为热能后，通过接触式热传导对物体进行加热。此种加热方式不适用于内部不可达且具有复杂内部结构的大型容器类设备,无法满足内外结构均匀升温的要求，例如反应堆主容器。反应堆主容器包括反应堆本体、堆内构件及保护容器。主容器本身体积庞大，内部结构复杂，传统加热方式可能会造成局部受热不均匀，热应力超过限值。加热风机可以将热风直接吹入容器内部实现设备的升温，但现有的加热风机由于机械能向热能的转化效率不够高，风机出口温度难以满足反应堆主容器加热的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于反应堆主容器加热的风机，既要满足主容器气体加热通风循环，也要满足升温保温功能，从而解决反应堆主容器及堆内构件同时加热的问题。
本实用新型的技术方案如下：一种用于反应堆主容器加热的风机，包括风机本体、增速箱、联轴器、三相异步电动机、稀油站、密封装置、变频调速控制系统，其中，所述风机本体包括蜗壳和叶轮，叶轮的叶片进口安装角为12.5°-13.5°，出口安装角为60°-62°。
进一步，如上所述的用于反应堆主容器加热的风机，其中，在所述风机本体的蜗壳和增速箱之间设有用于降低增速箱轴承温度的冷却装置；所述冷却装置为两进两出水冷却装置，一个进水口和其对应的一个出水口之间形成一个冷却流道，在冷却流道内设有若干隔板，使冷却水在流道内迂回流动。
进一步，如上所述的用于反应堆主容器加热的风机，其中，在所述风机本体的蜗壳内外表面涂覆隔热涂料，蜗壳的背板轴孔处设置隔热板。
进一步，如上所述的用于反应堆主容器加热的风机，其中，在所述风机本体的外侧设有隔热保温罩。
进一步，如上所述的用于反应堆主容器加热的风机，其中，三相异步电动机与增速箱之间通过膜片式联轴器联接，风机本体与增速箱之间采用半法兰止口螺栓联接。
本实用新型的有益效果如下：本实用新型解决了大型池式钠冷快堆主容器及堆内构件均匀加热的难题，该新型风机为反应堆主容器加热提供不低于650kW的加热功率，同时作为气体循环的动力源和加热的热源，风机最高出口温度可达435℃，蜗壳、叶轮强度及热变形均满足设计要求,泄露量不大于0.6Nm3/h，为池式钠冷快堆进钠提供条件。同时，风机本体设计冷却水回路和隔热挡板，降低轴密封处工作温度，经试验验证在外部轴温496℃时，轴密封处轴温最高182℃，满足密封圈耐热温度，保证密封装置可靠性。本实用新型可推广应用至大型具有复杂内部结构的容器类设备预热。
附图说明
图1为本实用新型用于反应堆主容器加热的风机总体结构示意图；
图2为本实用新型风机叶轮的结构示意图；
图3a为本实用新型风机的蜗壳结构示意图；
图3b为蜗壳一侧冷却装置的冷却流道示意图；
图4为风机本体的蜗壳和形环结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
本实用新型提供的用于反应堆主容器加热的风机，是将风机的进出口与反应堆主容器相连，形成闭合回路，通过风机对介质气体做功，提高介质气体动能和内能，其中动能保持气体在加热系统管路中气体循环，内能提高循环介质气体温度。高温气体在主容器内和保护容器夹层中流动时，对主容器及其构件进行持续加热，达到主容器及其构件均匀升温的目的。
风机结构型式为单级高速离心式鼓风机，如图1所示，主要由风机本体1、增速箱2、膜片联轴器、三相异步电动机3、稀油站4、干气复合密封装置5、变频调速控制系统等组成。风机整体为组合式结构。油站油箱与风机本体、电机底座一体化设计，底座即为油站油箱，各部件均安装在公共底座上，其中油路系统与密封气路系统分别放置在底座两侧。电机与增速箱之间采用膜片式联轴器联接，风机本体与增速箱之间采用半法兰止口螺栓联接，叶轮直接悬挂在高速轴输出端。风机轴孔与高速轴之间装设有干气密封装置。增速箱上下分半设计，便于安装检修。
风机蜗壳采用半法兰止口联接，同时，在蜗壳水平中心线两侧设有自由支撑，防止热胀冷缩应力造成壳体与叶轮间隙不均匀，出现刮蹭损坏。在风机进出口各安装一个不锈钢膨胀节，避免外部零部件对风机产生附加力。
蜗壳6和形环7采用抗高温蠕变及热疲劳的中硅钼耐热球墨铸铁QTRSi4Mo铸造而成，如图4所示。为了降低风机介质高温传递到增速箱高速轴输出侧轴承和密封装置处，改进蜗壳设计，在蜗壳和增速箱之间设有两进两出水冷却装置，如图3a所示，使增速箱轴承温度在风机出口420℃时保持在110℃以下。在蜗壳内外表面涂覆隔热涂料，背板轴孔处增加隔热板等措施，防止加热时热量损失。
两进两出水冷却装置整体呈圆环形，包括两个半圆环形的冷却流道，每个冷却流道设有进水口A和出水口B，如图3a所示。冷却流道的展开形式如图3b所示，每个冷却流道内均设有若干隔板，使冷却水在流道内迂回流动。
风机的叶轮和螺母采用高强度TC11锻件，减小叶轮离心力，并保证叶轮在500℃高温状态下具有较高的机械强度。叶轮毛坯整体锻制，数控加工中心直接加工而成，没有内部焊接缺陷。根据通风和加热需求进行风机的气动设计和整机的流场分析，反复迭代计算确定叶轮的进口安装角和出口安装角，使得风机进出口压差和温差满足设计要求。本实用新型采用全新的叶型设计，如图2所示，叶片进口安装角β1A设计成12.5°-13.5°,优选值为13.4°，出口安装角β2A设计成60°-62°,优选值为60.68°，可使至少75％机械能转化为热能，实现加热功能，本风机可提供不低于650kW的加热功率。叶片进口安装角指的是进口处的叶片翼型骨线的切线与圆周方向的夹角，出口安装角指骨线在出水边处的切线与圆周方向的夹角。
本实用新型可以在风机本体外侧设置隔热保温罩，确保保温层外表面温度不高于50℃。并且，所有润滑油路、气路管道和法兰均采用不锈钢材质。系统在不同部位设有测振、测温、测位移等装置，整机轴承振动、温度、位移、防喘振控制、启动联锁保护、故障报警、润滑系统油压、油温等参数均采用实时的监控，并配有现场集成控制柜，具有就地和远程通讯功能。
本实用新型风机最高出口温度可达435℃，蜗壳、叶轮强度及热变形均满足设计要求,泄露量不大于0.6Nm3/h。风机本体设计冷却水回路和隔热挡板，降低轴密封处工作温度，经试验验证在外部轴温496℃时，轴密封处轴温最高182℃，满足密封圈耐热温度，保证密封装置可靠性。
通过试验样机的验证试验，本实用新型各项数据均能达到设计要求，风机出口最高温度435℃，风机运行时介质对外泄漏率为0，在出口温度420℃时连续稳定运行48小时，油温、轴承温度等各项指标均正常。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种用于反应堆主容器加热的风机，包括风机本体、增速箱、联轴器、三相异步电动机、稀油站、密封装置、变频调速控制系统，其特征在于：所述风机本体包括蜗壳和叶轮，叶轮的叶片进口安装角为12.5°-13.5°，出口安装角为60°-62°。
2.如权利要求1所述的用于反应堆主容器加热的风机，其特征在于：在所述风机本体的蜗壳和增速箱之间设有用于降低增速箱轴承温度的冷却装置。
3.如权利要求2所述的用于反应堆主容器加热的风机，其特征在于：所述冷却装置为两进两出水冷却装置，一个进水口和其对应的一个出水口之间形成一个冷却流道，在冷却流道内设有若干隔板，使冷却水在流道内迂回流动。
4.如权利要求1所述的用于反应堆主容器加热的风机，其特征在于：在所述风机本体的蜗壳内外表面涂覆隔热涂料，蜗壳的背板轴孔处设置隔热板。
5.如权利要求1所述的用于反应堆主容器加热的风机，其特征在于：在所述风机本体的外侧设有隔热保温罩。
6.如权利要求1所述的用于反应堆主容器加热的风机，其特征在于：三相异步电动机与增速箱之间通过膜片式联轴器联接，风机本体与增速箱之间采用半法兰止口螺栓联接。
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| CN201921459481.7U CN210565230U (zh) | 2019-09-04 | 2019-09-04 | 一种用于反应堆主容器加热的风机 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110410350A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-11-05 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于反应堆主容器加热的风机 |
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2019
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