RU2080488C1

RU2080488C1 - Horizontal leak-free pump

Info

Publication number: RU2080488C1
Application number: RU94042365A
Authority: RU
Inventors: Ф.М. Митенков; В.М. Попов; В.И. Седенков
Original assignee: Опытное конструкторское бюро машиностроения
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 1997-05-27
Also published as: RU94042365A

Abstract

FIELD: mechanical engineering; pumps used for handling heat-transfer agent at nuclear power plants. SUBSTANCE: for circulation the cooling liquid, suction chamber of auxiliary impeller is provided with working member of reversible hydraulic machine equipped with its own drive. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к конструкции для перекачивания теплоносителя в атомных энергетических установках. The invention relates to the field of engineering, and more particularly to a design for pumping a coolant in nuclear power plants.

Известен горизонтальный герметичный насос, содержащий рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя с автономным контуром охлаждения, имеющим вспомогательное колесо для осуществления циркуляции охлаждающей жидкости и размещенной на другом конце вала электродвигателя (Синев Н.М. Герметические водяные насосы атомных энергетических установок, М. Атомиздат, 1967, с. 224 рис. 822). Known horizontal sealed pump containing an impeller mounted on a motor shaft with an autonomous cooling circuit having an auxiliary wheel for circulating coolant and located on the other end of the motor shaft (Sinev N.M. Sealed water pumps of nuclear power plants, M. Atomizdat, 1967, p. 224, fig. 822).

Горизонтальное расположение позволяет вынести фланцевые соединения и отъемную часть насосного агрегата электродвигателя за стальную стенку биологической защиты первого контура. The horizontal arrangement allows the flange connections and the detachable part of the pump unit of the electric motor to be carried out beyond the steel wall of the biological protection of the primary circuit.

Таким образом, при ремонте или замены вкладышей подшипников, разборка и сборка двигателя осуществляется в помещениях с малой радиоактивностью, а также сам корпус реактора выполнить с минимальными размерами по диаметру, по сравнению с реактором, на крышке которого располагаются вертикальные насосы. Thus, when repairing or replacing bearing shells, the engine is disassembled and assembled in rooms with low radioactivity, and the reactor vessel itself must be made with a minimum diameter in comparison with a reactor with vertical pumps on its cover.

Однако данное горизонтальное исполнение насоса обладает следующими недостатками:
при нахождении насоса в горячем резерве или при внезапном обесточивании (т. е. ротор насоса не вращается), охлаждающая система для подшипников и электродвигателя, продолжает работать независимо от вышеназванных режимах, в противном случае насос без охлаждения сразу выходит из строя;
при остановке насоса, жидкость находящаяся в замкнутом объеме, ограниченным внешним корпусом будет охлаждаться неравномерно, верхняя половина насоса будет иметь большой температурный градиент, чем нижняя (т.к. холодная вода опускается вниз, а теплая вверх);
вследствие температурного перепада происходит прогиб вала и его корпуса;
при пуске насоса из горячего резерва или подаче питания на электродвигатель может произойти заклинивание ротора в подшипниках (вследствие малых зазоров) и разгерметизация силовых крышек и корпуса насоса (например, Будов В.М. Насосы АЭС. М. Энергоатомиздат, 1986, с. 363, п.8.2.).However, this horizontal design of the pump has the following disadvantages:
when the pump is in the hot reserve or when the power is suddenly turned off (i.e. the pump rotor does not rotate), the cooling system for bearings and electric motor continues to work regardless of the above modes, otherwise the pump immediately fails without cooling;
when the pump stops, the liquid located in a closed volume, limited by the external casing, will cool unevenly, the upper half of the pump will have a larger temperature gradient than the lower one (because cold water drops down and warm water goes up);
due to the temperature difference, the shaft and its housing are deflected;
when starting the pump from a hot reserve or applying power to the electric motor, jamming of the rotor in the bearings (due to small clearances) and depressurization of the power caps and pump housing (for example, Budov V.M. Pumps of nuclear power plants. M. Energoatomizdat, 1986, p. 363, Sec. 8.2.).

Только по этой причине насосы горизонтального исполнения ледокола "Ленин" были заменены на вертикальные (Митенков Ф.М. и др. Главные циркуляционные насосы АЭС. М. Энергоатомиздат, 1984, с. 133). For this reason alone, the horizontal pumps of the Lenin icebreaker were replaced by vertical ones (Mitenkov F.M. et al. Main circulation pumps of the NPP. M. Energoatomizdat, 1984, p. 133).

Следует также отметить невозможность определения визуальным или другим методом минимальную частоту вращения ротора, который имеет различное число оборотов в зависимости от режимов работы реактора. Поэтому каждый насос для ЯЭУ снабжается бесконтактным тахогенератором, который определяет частоту вращения ротора насоса в различных режимах (Митенков Ф.М. и др. Главные циркуляционные насосы АЭС. М. Энергоатомиздат, 1990, с. 161, рис. 4.26). It should also be noted the impossibility of determining by visual or other method the minimum rotational speed of the rotor, which has a different number of revolutions depending on the operating conditions of the reactor. Therefore, each pump for a nuclear power plant is equipped with a non-contact tachogenerator, which determines the frequency of rotation of the pump rotor in various modes (Mitenkov F.M. et al. Main circulation pumps of nuclear power plants. M. Energoatomizdat, 1990, p. 161, Fig. 4.26).

Задачей изобретения является повышение надежности горизонтального герметичного насоса в переходных режимах путем устранения прогиба вала при нахождении насоса в горячем резерве. The objective of the invention is to increase the reliability of a horizontal sealed pump in transient conditions by eliminating the deflection of the shaft when the pump is in the hot reserve.

Поставленная цель достигается тем, что в известном горизонтальном герметичном насосе во всасывающей полости вспомогательного колеса размещен рабочий орган обратимой гидромашины, имеющий собственный привод, выполненный в виде электродвигателя, имеющего возможность работать в режиме генератора. This goal is achieved by the fact that in the well-known horizontal sealed pump in the suction cavity of the auxiliary wheel is placed the working body of a reversible hydraulic machine having its own drive, made in the form of an electric motor that can operate in generator mode.

На чертеже представлена конструктивная схема горизонтального насоса. The drawing shows a structural diagram of a horizontal pump.

Насос включает в себя рабочее колесо 1, установленное на валу 2 электродвигателя 3, вспомогательное колесо 4, размещенное на другом конце вала 2, автономный контур охлаждения 5 расположенный между электродвигателем 3 и корпусом насоса 6, колесо 4 имеет всасывающую полость 7, в которой находится рабочий орган обратимой гидромашины 8, имеющий собственный привод 9, вал вращается в подшипниках 10 и 11, осевое усилие воспринимается двумя упорными подшипниками 12 и 13. The pump includes an impeller 1 mounted on the shaft 2 of the electric motor 3, an auxiliary wheel 4 located on the other end of the shaft 2, an autonomous cooling circuit 5 located between the electric motor 3 and the pump housing 6, the wheel 4 has a suction cavity 7 in which the working an organ of a reversible hydraulic machine 8 having its own drive 9, the shaft rotates in bearings 10 and 11, the axial force is perceived by two thrust bearings 12 and 13.

Данный насос работает следующим образом. This pump operates as follows.

При подаче питания на обмотки электродвигателя 3 начинает вращаться вал 2 совместно с рабочим колесом и вспомогательным колесом 4. When power is applied to the windings of the electric motor 3, the shaft 2 begins to rotate together with the impeller and the auxiliary wheel 4.

При вращении колеса 4 охлаждающая жидкость проходит по каналам (на чертеже обозначены стрелками) автономного контура охлаждения 5 и снимает тепло с обмоток электродвигателя 3 и подшипников 10, 11, 12, 13. В связи с тем, что во всасывающей полости 7 колеса 4 расположен рабочий орган обратимой гидромашины 8, всасывание охлаждающей жидкости происходит через проточную часть рабочего органа 8, который начинает работать в режиме турбины и вращать собственный привод 9, который на данном режиме работает как генератор и выдает импульсы для определения числа оборотов основного электродвигателя 3. When the wheel 4 rotates, the coolant passes through the channels (indicated by arrows) of the autonomous cooling circuit 5 and removes heat from the windings of the electric motor 3 and bearings 10, 11, 12, 13. Due to the fact that a working fluid is located in the suction cavity 7 of the wheel 4 organ of a reversible hydraulic machine 8, the absorption of coolant occurs through the flowing part of the working body 8, which starts to operate in turbine mode and rotates its own drive 9, which in this mode works as a generator and generates pulses to determine the number and revolutions of the main electric motor 3.

При аварийном обесточивании питания электродвигателя 3 или остановке в резервном режиме, включается собственный привод 9 рабочего органа обратимой гидромашины 8, который начинает вращаться. When the emergency power supply to the electric motor 3 or stops in standby mode, it turns on its own drive 9 of the working body of the reversible hydraulic machine 8, which starts to rotate.

Привод обратимой гидромашины имеет источник питания независимый от источника питания основного электродвигателя насоса. В данном режиме рабочий орган обратимой гидромашины 8 начинает работать как насос и осуществлять циркуляцию охлаждающей жидкости из всасывающей полости 7 через напорные лопатки вспомогательного колеса 4 и далее по каналам автономного контура 5 в том же направлении (в данном случае по часовой стрелке) как и при работе вспомогательного колеса 4, что исключает появление тепловых ударов и создает равномерное температурное поле вокруг вала и корпуса 6. Вследствие этого не происходит температурная деформация вала 2 и корпуса 6, т.е. при последующем пуске электродвигателя 3 исключается заклинивание подшипников 10, 11. The reversible hydraulic machine drive has a power source independent of the power source of the main pump motor. In this mode, the working body of the reversible hydraulic machine 8 begins to work as a pump and circulates the coolant from the suction cavity 7 through the pressure vanes of the auxiliary wheel 4 and then through the channels of the autonomous circuit 5 in the same direction (in this case, clockwise) as during operation auxiliary wheel 4, which eliminates the occurrence of thermal shocks and creates a uniform temperature field around the shaft and the housing 6. As a result of this, temperature deformation of the shaft 2 and the housing 6 does not occur, i.e. during the subsequent start-up of the electric motor 3, jamming of the bearings 10, 11 is excluded.

Применение данного изобретения позволяет увеличить надежность и работоспособность насоса в переходных режимах и, как следствие, сохранить преимущество насоса в горизонтальном исполнении, т.е. ремонтопригодность, минимальные размеры реактора по диаметру, удобство обслуживания. The use of this invention allows to increase the reliability and performance of the pump in transient conditions and, as a consequence, to maintain the advantage of the pump in horizontal design, i.e. maintainability, minimum diameter of the reactor in diameter, ease of maintenance.

Claims

1. A horizontal sealed pump containing an impeller mounted on an electric motor shaft with an autonomous cooling circuit having an auxiliary wheel for circulating coolant located on the other end of the electric motor shaft, characterized in that a working member of a reversible hydraulic machine is located in the suction cavity of the auxiliary wheel, having its own drive.

2. The pump according to claim 1, characterized in that the drive of the reversible hydraulic machine is made in the form of an electric motor having the ability to work in generator mode.

3. The pump according to claim 2, characterized in that the electric motor of the reversible hydraulic machine has an independent power source.