一種核級電機性能驗證裝置的製作方法

2023-10-18 06:26:44

專利名稱：一種核級電機性能驗證裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及核電領域，尤其涉及一種核級電機性能驗證裝置。
背景技術：
根據核安全法規的要求，為確保核電站在正常的運行工況、核事故工況以及事故 後工況下能安全運行，保護公眾健康和安全，對核安全系統和設備必須進行一系列的鑑定 試驗，驗證能否執行其預期功能。針對核級電機，需要模擬安全殼內事故期間熱動力和化學 條件下的性能試驗，該試驗的核心為安全殼內事故和事故後工況嚴酷環境工況的實現，以 及考察核級電機在特定的熱動力和化學環境中的負載運行能力。現有的核級電機負載試驗主要採用兩種方式，其一是在常溫常壓的自然環境中， 將電機(核級電機)與負載直接相連，由電機驅動負載進行工作，獲得相應的數據；其二是 將電機放置在常溫常壓的自然環境中，並固定安裝在地面上以保證安裝的剛性；而其負載 固定於某種熱動力和化學條件的容器內(如，各類化工攪拌設備)，且將電機與負載直接相 連，由電機驅動負載運行工作，電機運行所產生的熱量直接向環境散發。發明人在實施本發 明的過程中發現，在上述兩種方案中，存在如下不足之處電機均是處於常溫常壓下的自然 環境中，只能獲得常溫常壓下的運行數據，無法獲得其在特定的熱動力和化學條件下運行 的性能數據；另外，由於電機與負載直接相連，電機與負載在傳動過程中，電機的傳動軸承 需要承受彎矩和軸向力扭矩，電機的滾動軸承則需要承受軸向力和徑向力，這樣，必定會對 設備(核級電機)造成損傷。

發明內容
本發明所要解決的問題在於，提供一種核級電機性能驗證裝置，既能夠驗證核級 電機在特定的熱動力和化學條件下的性能，同時，可減少設備(核級電機)損傷，提高設備 的使用率，延長設備的使用壽命。為了解決上述問題，本發明實施例提供了 一種核級電機性能驗證裝置，包括封閉式的壓力容器LOCA爐，用於模擬核電站安全殼內的熱工和化學環境，所述 LOCA爐包括由上下封頭、筒體組成的密閉空間；核級電機，固定設置在所述LOCA爐內；負載，設置在所述LOCA爐外；中間傳動總承，穿設於所述LOCA爐的筒體上，用於連接所述核級電機與所述負 載，所述核級電機驅動所述負載工作。進一步，所述中間傳動總承包括中間軸和滑動軸承，所述中間軸套接於所述滑動 軸承中。進一步，所述核級電機和所述負載分別通過膜片聯軸器與所述中間軸相連接。進一步，所述核級電機固定於所述LOCA爐內的下封頭上。進一步，所述中間軸通過滑動軸承座固定於所述LOCA爐的筒體的壁上。
進一步，所述中間軸與所述LOCA爐的筒體壁面通過填料密封相固定。進一步，所述LOCA爐內空間的最高溫度為156°C，最高壓力為0. 56MPaa，化學介質 為充入的水蒸汽，以及噴淋的氫氧化鈉和硼酸的化學混合溶液。更進一步，在所述負載的工作階段，所述LOCA爐內空間的溫度變化範圍為 IlO0C -80°c，所述LOCA爐內壓力變化範圍為0. 3MPaa_0. IMPaa0更進一步，所述核級電機帶動所述負載工作時，所述核級電機運行產生的熱量通 過噴淋化學混合溶液進行散熱。本發明提供的實施方案，具有如下有益效果；本發明將核級電機固定於一個特定的熱動力和化學環境的封閉式壓力容器LOCA 爐內，將負載固定於LOCA爐外的常溫常壓自然環境中，由核級電機驅動負載運行工作，實 現了核級電機在特定的熱動力和化學條件下的性能驗證。另外，將核級電機和負載通過中間傳動總承相連接，其中間傳動總承配合膜片聯 軸器使核級電機驅動負載運行工作；在中間傳動總承的傳動過程中，膜片聯軸器通過對負 載軸線與核級電機軸線相對位移的補償，消除了彎矩，使中間傳動總承的中間軸僅承受了 扭矩；中間傳動總承的滑動軸承通過滑動，消除了負載的軸向力，使滑動軸承僅承受了徑向 力。因此，傳動過程中，中間傳動總承減少了承受壓力，同時，又保護了設備(核級電機)，減 少了設備損傷，提高設備的使用率，延長了設備的使用壽命。


圖1為本發明的一種核級電機性能驗證裝置的實施例的結構示意圖；圖2為本發明的一種核級電機性能驗證裝置的實施例的中間傳動總承的結構示 意圖；圖3為本發明的一種核級電機性能驗證裝置的實施例的膜片聯軸器工作時的示 意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬於本發明保護的範圍。參見圖1，為本發明一種核級電機性能驗證裝置的實施例的結構示意圖；如圖1所 示，所述裝置包括封閉式的壓力容器LOCA爐1、以及核級電機和負載，中間傳動總承2、膜 片聯軸器3、填料密封4、電機支撐平臺6和支座8其中，核級電機固定於所述LOCA爐1內；在本實施例中，該LOCA爐1是一個封閉 式的壓力容器，可以在該LOCA爐1中模擬核電站安全殼內發生核事故期間和/或事故後的 熱動力和化學環境。具體地，該LOCA爐1包括上封頭72、下封頭71和筒體5，該上封頭72 和下封頭71可以為橢圓封頭或平蓋封頭，該上封頭72、下封頭71分別與該筒體5的上端和 下端連接，形成一個密封的空間。進一步如圖1所示，核級電機位於電機支撐平臺6上，並固定於該LOCA爐內的下封頭71上，具體實現中，該電機支撐平臺6可以通過牛腿固定於該LOCA爐內的下封頭71 上，此種固定方式可增加剛度。該LOCA爐1通過數個支座8，以立式的方式固定在地面上， 可以保證該核級電機與負載的傳動過程中的剛性。該核級電機與位於LOCA爐1外的負載通過所述中間傳動總承2相連接，並驅動該 負載工作，該中間傳動總承2穿設於LOCA爐1的筒體5上。具體實現中，該負載可以是機 械負載，比如泵；也可以是模擬的載荷，比如反轉電動機、水力測功機等，其位於LOCA爐1之 外的常溫常壓的自然環境中。再請參見圖2，為本發明的一種核級電機性能驗證裝置的實施例的中間傳動總承 的結構示意圖，如圖2所示，該中間傳動總承2包括中間軸21和滑動軸承22，該滑動軸承 22為中空結構，該中間軸21套接於該滑動軸承22中。進一步如圖2所示，該中間傳動總承2還包括滑動軸承套23和滑動軸承座M。具體實現中，滑動軸承22被所述滑動軸承套23包覆，用於支撐所述中間軸21，具 體地，當所述負載運行時，所述滑動軸承22可沿所述中間軸21左右滑動，以支撐所述中間 軸21，消除負載運行時所產生的軸向力。該中間軸21以及被該滑動軸承套23包覆的滑動 軸承22均置於滑動軸承座M上，該中間軸21通過該滑動軸承座M固定於LOCA爐的筒體 5的壁上。結合圖1所示，通過滑動軸承座M固定於LOCA爐的筒體5的壁上的該中間軸21 與該筒體5之間的壁面通過填料密封4相固定。具體地，由於LOCA爐1內可以模擬成高 溫和化學腐蝕環境，優選地，該滑動軸承22採用聚醚醚酮材料，藉助其材料良好的自潤滑 性能和優良的耐化學腐蝕、耐熱和耐高溫性能來滿足本試驗的特定工況的要求，另外，優選 地，該滑動軸承22和該中間軸21之間可採用F8/h7的間隙進行配合。核級電機和負載分別通過膜片聯軸器3與中間軸21相連接，由於膜片聯軸器內膜 片具有彈性，該膜片聯軸器3可用於補償所述負載與所述核級電機的相對位移。其補償原 理可參見下述圖3。請參見圖3，為本發明的一種核級電機性能驗證裝置的實施例的膜片聯軸器工作 時的示意圖，如圖3所示由於LOCA爐1的內外溫度差，滑動軸承22和LOCA爐的筒體5相對於負載徑向產 生的熱膨脹，導致所述核級電機的軸線b和所述負載的軸線a產生相對位移，如圖3所示， 由於熱膨脹，核級電機的位置產生偏移(如上下偏移，圖中未示出)，圖中用其軸線b移動至 b』位置來表示，即a與b』之間產生了相對位移，此相對位移會通過膜片聯軸器3的膜片的 彈性變形進行補償，使中間軸21在傳動過程中無彎矩產生，因此，傳動過程中，該中間軸21 只承受扭矩，該滑動軸承22僅承受徑向力。根據IEEE334-2006和RCCE2005規範的要求，核級電機需要具有在蒸汽和化學噴 淋溶液的環境中保持通電狀態15天，其中190個小時滿載荷運轉的性能。為了驗證核級電 機的此項性能，LOCA爐1內的溫度和壓力均高於外界自然環境。具體地，在該封閉式的壓 力容器LOCA爐1中，充入蒸汽和化學溶液，實現核事故期間和/或事故後的熱工和化學環 境的模擬，例如，在一個實施例中，其中，所述LOCA爐1內的空間的最高溫度為156°C，最高 壓力為0. 56MPaa，化學介質為充入的水蒸汽，以及噴淋的氫氧化鈉和硼酸的化學混合溶液。核級電機固定於LOCA爐1內，即是處於該LOCA爐1內所模擬的環境條件下，當該核級電機通過所述中間軸21驅動負載進行運行工作時，其在運行階段中，該LOCA爐1內空 間的溫度變化範圍為110°C -80°C，該LOCA爐1內壓力變化範圍為0. 3MPaa-0. IMPaa。可以理解的是，上述的情況僅為舉例，在其他的情況可以進行類似的應用，比如， 軸線相對位移的大小ab』可以改變，或者不同情況下，a和b』的位置可以改變等，在此不進 行贅述。具體實現中，由於該LOCA爐1內的空間相對有限或相對狹小，但其內部溫度較高， 因此，為了保護核級電機，其在驅動所述負載運行時，需要通過噴淋化學溶液進行散熱。本發明將核級電機固定於一個特定的熱動力和化學環境的封閉式壓力容器LOCA 爐內，將負載固定於LOCA爐外的常溫常壓自然環境中，由核級電機驅動負載運行工作，實 現了核級電機在特定的熱動力和化學條件下的性能驗證。另外，將核級電機和負載通過中間傳動總承相連接，其中間傳動總承配合膜片聯 軸器使核級電機驅動負載運行工作；在中間傳動總承的傳動過程中，膜片聯軸器通過對負 載軸線與核級電機軸線相對位移的補償，消除了彎矩，使中間傳動總承的中間軸僅承受了 扭矩；中間傳動總承的滑動軸承通過滑動，消除了負載的軸向力，使滑動軸承僅承受了徑向 力。因此，傳動過程中，中間傳動總承減少了承受壓力，同時，又保護了設備(核級電機)，減 少了設備損傷，提高設備的使用率，延長了設備的使用壽命。以上所揭露的僅為本發明一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權 利範圍，本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分流程，並依本發明權 利要求所作的等同變化，仍屬於發明所涵蓋的範圍。
權利要求
1.一種核級電機性能驗證裝置，其特徵在於，包括封閉式的壓力容器LOCA爐，用於模擬核電站安全殼內的熱動力和化學環境，所述LOCA 爐包括由上下封頭、筒體組成的密閉空間； 核級電機，固定設置在所述LOCA爐內； 負載，設置在所述LOCA爐外；中間傳動總承，穿設於所述LOCA爐的筒體上，用於連接所述核級電機與所述負載，所 述核級電機驅動所述負載工作。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述中間傳動總承包括中間軸和滑動軸承，所述中間軸套接於所述滑動軸承中。
3.如權利要求2所述的裝置，其特徵在於所述核級電機和所述負載分別通過膜片聯軸器與所述中間軸相連接。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於 所述核級電機固定於所述LOCA爐內的下封頭上。
5.如權利要求3或4所述的裝置，其特徵在於所述中間軸通過滑動軸承座固定於所述LOCA爐的筒體的壁上。
6.如權利要求5所述的裝置，其特徵在於所述中間軸與所述LOCA爐的筒體壁面通過填料密封相固定。
7.如權利要求1-4任一項所述的裝置，其特徵在於所述LOCA爐內空間的最高溫度為156°C，最高壓力為0. 56MPaa，化學介質為充入的水 蒸汽，以及噴淋的氫氧化鈉和硼酸的化學混合溶液。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於在所述負載的工作階段，所述LOCA爐內空間的溫度變化範圍為110°C -80°C，所述 LOCA爐內壓力變化範圍為0. 3MPaa-0. IMPaa。
9.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於所述核級電機帶動所述負載工作時，所述核級電機運行產生的熱量通過噴淋化學混合 溶液進行散熱。
全文摘要
本發明公開了一種核級電機性能驗證裝置，包括封閉式的壓力容器LOCA爐，用於模擬核電站安全殼內的熱動力和化學環境，所述LOCA爐包括由上下封頭、筒體組成的密閉空間；核級電機，固定設置在所述LOCA爐內；負載，設置在所述LOCA爐外；中間傳動總承，穿設於所述LOCA爐的筒體上，用於連接所述核級電機與所述負載，所述核級電機驅動所述負載工作。本發明既能夠驗證核級電機在特定的熱工和化學條件下的性能，同時，可減少設備損傷，提高設備的使用率。
文檔編號G01R31/34GK102053225SQ20091010964
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月11日 優先權日2009年11月11日
發明者劉強, 呂松, 吳鳳岐, 帥劍雲, 杜林 , 陳瑜, 顔昌彪, 黃衛星 申請人:中國廣東核電集團有限公司, 中科華核電技術研究院有限公司