CN102053225A - 一种核级电机性能验证装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核级电机性能验证装置，包括封闭式的压力容器LOCA炉，用于模拟核电站安全壳内的热动力和化学环境，所述LOCA炉包括由上下封头、筒体组成的密闭空间；核级电机，固定设置在所述LOCA炉内；负载，设置在所述LOCA炉外；中间传动总承，穿设于所述LOCA炉的筒体上，用于连接所述核级电机与所述负载，所述核级电机驱动所述负载工作。本发明既能够验证核级电机在特定的热工和化学条件下的性能，同时，可减少设备损伤，提高设备的使用率。

Description

一种核级电机性能验证装置

技术领域

本发明涉及核电领域，尤其涉及一种核级电机性能验证装置。

背景技术

根据核安全法规的要求，为确保核电站在正常的运行工况、核事故工况以及事故后工况下能安全运行，保护公众健康和安全，对核安全***和设备必须进行一系列的鉴定试验，验证能否执行其预期功能。针对核级电机，需要模拟安全壳内事故期间热动力和化学条件下的性能试验，该试验的核心为：安全壳内事故和事故后工况严酷环境工况的实现，以及考察核级电机在特定的热动力和化学环境中的负载运行能力。

现有的核级电机负载试验主要采用两种方式，其一是：在常温常压的自然环境中，将电机(核级电机)与负载直接相连，由电机驱动负载进行工作，获得相应的数据；其二是：将电机放置在常温常压的自然环境中，并固定安装在地面上以保证安装的刚性；而其负载固定于某种热动力和化学条件的容器内(如，各类化工搅拌设备)，且将电机与负载直接相连，由电机驱动负载运行工作，电机运行所产生的热量直接向环境散发。发明人在实施本发明的过程中发现，在上述两种方案中，存在如下不足之处：电机均是处于常温常压下的自然环境中，只能获得常温常压下的运行数据，无法获得其在特定的热动力和化学条件下运行的性能数据；另外，由于电机与负载直接相连，电机与负载在传动过程中，电机的传动轴承需要承受弯矩和轴向力扭矩，电机的滚动轴承则需要承受轴向力和径向力，这样，必定会对设备(核级电机)造成损伤。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，提供一种核级电机性能验证装置，既能够验证核级电机在特定的热动力和化学条件下的性能，同时，可减少设备(核级电机)损伤，提高设备的使用率，延长设备的使用寿命。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种核级电机性能验证装置，包括：

封闭式的压力容器LOCA炉，用于模拟核电站安全壳内的热工和化学环境，所述LOCA炉包括由上下封头、筒体组成的密闭空间；

核级电机，固定设置在所述LOCA炉内；

负载，设置在所述LOCA炉外；

中间传动总承，穿设于所述LOCA炉的筒体上，用于连接所述核级电机与所述负载，所述核级电机驱动所述负载工作。

进一步，所述中间传动总承包括：中间轴和滑动轴承，所述中间轴套接于所述滑动轴承中。

进一步，所述核级电机和所述负载分别通过膜片联轴器与所述中间轴相连接。

进一步，所述核级电机固定于所述LOCA炉内的下封头上。

进一步，所述中间轴通过滑动轴承座固定于所述LOCA炉的筒体的壁上。

进一步，所述中间轴与所述LOCA炉的筒体壁面通过填料密封相固定。

进一步，所述LOCA炉内空间的最高温度为156℃，最高压力为0.56MPaa，化学介质为充入的水蒸汽，以及喷淋的氢氧化钠和硼酸的化学混合溶液。

更进一步，在所述负载的工作阶段，所述LOCA炉内空间的温度变化范围为：110℃-80℃，所述LOCA炉内压力变化范围为：0.3MPaa-0.1MPaa。

更进一步，所述核级电机带动所述负载工作时，所述核级电机运行产生的热量通过喷淋化学混合溶液进行散热。

本发明提供的实施方案，具有如下有益效果；

本发明将核级电机固定于一个特定的热动力和化学环境的封闭式压力容器LOCA炉内，将负载固定于LOCA炉外的常温常压自然环境中，由核级电机驱动负载运行工作，实现了核级电机在特定的热动力和化学条件下的性能验证。

另外，将核级电机和负载通过中间传动总承相连接，其中间传动总承配合膜片联轴器使核级电机驱动负载运行工作；在中间传动总承的传动过程中，膜片联轴器通过对负载轴线与核级电机轴线相对位移的补偿，消除了弯矩，使中间传动总承的中间轴仅承受了扭矩；中间传动总承的滑动轴承通过滑动，消除了负载的轴向力，使滑动轴承仅承受了径向力。因此，传动过程中，中间传动总承减少了承受压力，同时，又保护了设备(核级电机)，减少了设备损伤，提高设备的使用率，延长了设备的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的一种核级电机性能验证装置的实施例的结构示意图；

图2为本发明的一种核级电机性能验证装置的实施例的中间传动总承的结构示意图；

图3为本发明的一种核级电机性能验证装置的实施例的膜片联轴器工作时的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，为本发明一种核级电机性能验证装置的实施例的结构示意图；如图1所示，所述装置包括：封闭式的压力容器LOCA炉1、以及核级电机和负载，中间传动总承2、膜片联轴器3、填料密封4、电机支撑平台6和支座8

其中，核级电机固定于所述LOCA炉1内；在本实施例中，该LOCA炉1是一个封闭式的压力容器，可以在该LOCA炉1中模拟核电站安全壳内发生核事故期间和/或事故后的热动力和化学环境。具体地，该LOCA炉1包括上封头72、下封头71和筒体5，该上封头72和下封头71可以为椭圆封头或平盖封头，该上封头72、下封头71分别与该筒体5的上端和下端连接，形成一个密封的空间。

进一步如图1所示，核级电机位于电机支撑平台6上，并固定于该LOCA炉内的下封头71上，具体实现中，该电机支撑平台6可以通过牛腿固定于该LOCA炉内的下封头71上，此种固定方式可增加刚度。该LOCA炉1通过数个支座8，以立式的方式固定在地面上，可以保证该核级电机与负载的传动过程中的刚性。

该核级电机与位于LOCA炉1外的负载通过所述中间传动总承2相连接，并驱动该负载工作，该中间传动总承2穿设于LOCA炉1的筒体5上。具体实现中，该负载可以是机械负载，比如泵；也可以是模拟的载荷，比如反转电动机、水力测功机等，其位于LOCA炉1之外的常温常压的自然环境中。

再请参见图2，为本发明的一种核级电机性能验证装置的实施例的中间传动总承的结构示意图，如图2所示，该中间传动总承2包括：中间轴21和滑动轴承22，该滑动轴承22为中空结构，该中间轴21套接于该滑动轴承22中。

进一步如图2所示，该中间传动总承2还包括：滑动轴承套23和滑动轴承座24。

具体实现中，滑动轴承22被所述滑动轴承套23包覆，用于支撑所述中间轴21，具体地，当所述负载运行时，所述滑动轴承22可沿所述中间轴21左右滑动，以支撑所述中间轴21，消除负载运行时所产生的轴向力。该中间轴21以及被该滑动轴承套23包覆的滑动轴承22均置于滑动轴承座24上，该中间轴21通过该滑动轴承座24固定于LOCA炉的筒体5的壁上。

结合图1所示，通过滑动轴承座24固定于LOCA炉的筒体5的壁上的该中间轴21与该筒体5之间的壁面通过填料密封4相固定。具体地，由于LOCA炉1内可以模拟成高温和化学腐蚀环境，优选地，该滑动轴承22采用聚醚醚酮材料，借助其材料良好的自润滑性能和优良的耐化学腐蚀、耐热和耐高温性能来满足本试验的特定工况的要求，另外，优选地，该滑动轴承22和该中间轴21之间可采用F8/h7的间隙进行配合。

核级电机和负载分别通过膜片联轴器3与中间轴21相连接，由于膜片联轴器内膜片具有弹性，该膜片联轴器3可用于补偿所述负载与所述核级电机的相对位移。其补偿原理可参见下述图3。

请参见图3，为本发明的一种核级电机性能验证装置的实施例的膜片联轴器工作时的示意图，如图3所示：

由于LOCA炉1的内外温度差，滑动轴承22和LOCA炉的筒体5相对于负载径向产生的热膨胀，导致所述核级电机的轴线b和所述负载的轴线a产生相对位移，如图3所示，由于热膨胀，核级电机的位置产生偏移(如上下偏移，图中未示出)，图中用其轴线b移动至b’位置来表示，即a与b’之间产生了相对位移，此相对位移会通过膜片联轴器3的膜片的弹性变形进行补偿，使中间轴21在传动过程中无弯矩产生，因此，传动过程中，该中间轴21只承受扭矩，该滑动轴承22仅承受径向力。

根据IEEE334-2006和RCCE2005规范的要求，核级电机需要具有在蒸汽和化学喷淋溶液的环境中保持通电状态15天，其中190个小时满载荷运转的性能。为了验证核级电机的此项性能，LOCA炉1内的温度和压力均高于外界自然环境。具体地，在该封闭式的压力容器LOCA炉1中，充入蒸汽和化学溶液，实现核事故期间和/或事故后的热工和化学环境的模拟，例如，在一个实施例中，其中，所述LOCA炉1内的空间的最高温度为156℃，最高压力为0.56MPaa，化学介质为充入的水蒸汽，以及喷淋的氢氧化钠和硼酸的化学混合溶液。

核级电机固定于LOCA炉1内，即是处于该LOCA炉1内所模拟的环境条件下，当该核级电机通过所述中间轴21驱动负载进行运行工作时，其在运行阶段中，该LOCA炉1内空间的温度变化范围为：110℃-80℃，该LOCA炉1内压力变化范围为：0.3MPaa-0.1MPaa。

可以理解的是，上述的情况仅为举例，在其他的情况可以进行类似的应用，比如，轴线相对位移的大小ab’可以改变，或者不同情况下，a和b’的位置可以改变等，在此不进行赘述。

具体实现中，由于该LOCA炉1内的空间相对有限或相对狭小，但其内部温度较高，因此，为了保护核级电机，其在驱动所述负载运行时，需要通过喷淋化学溶液进行散热。

本发明将核级电机固定于一个特定的热动力和化学环境的封闭式压力容器LOCA炉内，将负载固定于LOCA炉外的常温常压自然环境中，由核级电机驱动负载运行工作，实现了核级电机在特定的热动力和化学条件下的性能验证。

另外，将核级电机和负载通过中间传动总承相连接，其中间传动总承配合膜片联轴器使核级电机驱动负载运行工作；在中间传动总承的传动过程中，膜片联轴器通过对负载轴线与核级电机轴线相对位移的补偿，消除了弯矩，使中间传动总承的中间轴仅承受了扭矩；中间传动总承的滑动轴承通过滑动，消除了负载的轴向力，使滑动轴承仅承受了径向力。因此，传动过程中，中间传动总承减少了承受压力，同时，又保护了设备(核级电机)，减少了设备损伤，提高设备的使用率，延长了设备的使用寿命。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种核级电机性能验证装置，其特征在于，包括：

封闭式的压力容器LOCA炉，用于模拟核电站安全壳内的热动力和化学环境，所述LOCA炉包括由上下封头、筒体组成的密闭空间；

核级电机，固定设置在所述LOCA炉内；

负载，设置在所述LOCA炉外；

中间传动总承，穿设于所述LOCA炉的筒体上，用于连接所述核级电机与所述负载，所述核级电机驱动所述负载工作。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述中间传动总承包括：中间轴和滑动轴承，所述中间轴套接于所述滑动轴承中。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：

所述核级电机和所述负载分别通过膜片联轴器与所述中间轴相连接。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述核级电机固定于所述LOCA炉内的下封头上。

5.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于：

所述中间轴通过滑动轴承座固定于所述LOCA炉的筒体的壁上。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：

所述中间轴与所述LOCA炉的筒体壁面通过填料密封相固定。

7.如权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于：

所述LOCA炉内空间的最高温度为156℃，最高压力为0.56MPaa，化学介质为充入的水蒸汽，以及喷淋的氢氧化钠和硼酸的化学混合溶液。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：

在所述负载的工作阶段，所述LOCA炉内空间的温度变化范围为：110℃-80℃，所述LOCA炉内压力变化范围为：0.3MPaa-0.1MPaa。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于：

所述核级电机带动所述负载工作时，所述核级电机运行产生的热量通过喷淋化学混合溶液进行散热。

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