[發明專利]屏蔽式電機轉子系統水力損耗測試平臺及測試方法

有效

• 申請號: 201110243736.8
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102410234A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 姚振強;薛亞波;成德;龔春鳴;徐正松;沈洪;李夢啟;李藏雪;呂向平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發明屬于機械技術領域，具體涉及一種屏蔽式電機轉子系統水力損耗測試平臺及測試方法。

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背景技術

核主泵的功能是驅動核島內的高溫、高壓水在一級回路中循環，將反應堆芯核裂變的熱能傳遞給蒸汽發生器產生蒸汽，推動汽輪機發電。由于一級回路水具有放射性，因此要求核主泵無泄漏。

核主泵可供選擇的方案主要有兩種：軸封泵和屏蔽泵。雖然軸封泵效率較屏蔽泵高，但是在高溫、高壓環境下，其存在動密封難度較大這一缺陷。針對動密封難度較大這一問題，屏蔽泵將整個泵殼作為工作介質的壓力邊界，將工作液體引入電機內部，從而將動密封問題轉換為靜密封。屏蔽泵通過壓力邊界的轉換，很好的解決了高壓動密封這一問題，從而有效地防止放射性一級回路水的外泄，提高了屏蔽泵安全服役的可靠性，因此，目前AP1000系統的主泵選擇了屏蔽泵。

屏蔽泵通過壓力邊界的轉換，將動密封問題轉換為靜密封問題，解決了高壓動密封問題。但與此同時，將工作液體引入屏蔽電機內部，從而引入了工作介質在屏蔽電機內部流動的問題。工作液體在屏蔽泵內部流動的過程中，主要有兩大作用：散熱與潤滑，即帶走電機產生的熱量和潤滑電機內部的軸承。完成這兩大功能的同時，由于液體存在粘性，這也造成了屏蔽泵的一部分功率用于克服粘性力做功。?

屏蔽電機的一大缺點就是效率較低。造成屏蔽電機功率較低的原因有多種，其中包括：屏蔽電機轉子和定子上安裝屏蔽套引起的屏蔽功率損耗，轉子系統表面由于受到粘性力作用力引起的功率損耗損耗以及軸承產生的功率損耗。目前的測量方法，基本上都是得到電機的總功率損耗，這對進一步分析各損耗所占的大小造成不便，并且限制了深入分析影響各損耗的因素的定量關系。

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發明內容

為了克服上述現有技術存在的缺陷，本發明提供一種屏蔽式電機轉子系統水力損耗測試平臺及測試方法，利用該平臺能獲得屏蔽式電機在一定轉速范圍內的水力損耗，為屏蔽式電機的結構參數優化提供參考。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供一種屏蔽式電機轉子系統水力損耗測試平臺，包括變頻電機、聯軸器、屏蔽電機、靜壓管、畢托管流量計、第一壓力傳感器、電機托盤、電磁流量計、第二壓力傳感器、循環管路、支撐架以及密封圈；所述變頻電機與屏蔽電機通過聯軸器連接，所述屏蔽電機與聯軸器之間設有密封圈，所述屏蔽電機下方設有靜壓管以及第一壓力傳感器，所述屏蔽電機中部設有第二壓力傳感器，所述屏蔽電機通過支撐架支撐，所述支撐架上設有電機托盤，所述畢托管流量計、電磁流量計位于屏蔽電機下方，且與循環管路相通。

所述屏蔽電機包括上飛輪、上徑向軸承、輔助葉輪、下徑向軸承、推力軸承、下飛輪、靜壓管固定螺母、定子套筒以及轉子屏蔽套；所述上飛輪與上徑向軸承連接，所述輔助葉輪與推力軸承通過下徑向軸承連接，所述推力軸承與下飛輪連接，所述轉子屏蔽套位于屏蔽泵轉子和定子套筒之間，所述定子套筒與轉子屏蔽套之間有間隙；靜壓管固定螺母固定靜壓管。

所述第一和第二壓力傳感器用于得到中部輔助葉輪產生的壓差，所述畢托管流量計和電磁流量計用于測量流經輔助葉輪的流量，從而可以快速分離出屏蔽電機壓力流的功率損耗。

本發明為了便于改變電機轉子屏蔽套與定子之間的間隙，測量不同間隙下的屏蔽電機的水力功率損耗，去掉電機定子中的勵磁線圈，直接采用不銹鋼加工出多個不同內徑的定子套筒來代替定子。屏蔽泵轉子和定子之間的間隙可通過更換不同內徑的定子套筒來改變。為了剔除掉電機的屏蔽損耗，采用外置變頻電機來驅動屏蔽電機。

本發明提供一種屏蔽式電機轉子系統水力損耗測試方法，包括如下步驟：

第一步，啟動外置變頻電機，變頻電機通過聯軸器拖動屏蔽電機，屏蔽電機的轉子系統在工作液體中進行轉動；工作介質將形成兩種運動，一種流動為壓力作用下的流動，將其稱為壓力流；另一種流動為轉子高速轉動帶動壁面附近的液體流動，將其稱為剪切流；

第二步，屏蔽電機啟動后，電機內部的工作介質在輔助葉輪的離心力作用下，形成局部高壓，該壓力迫使工作介質形成兩路循環回路；第一路工作介質經過定子套筒和轉子屏蔽套所形成的間隙，然后通過上徑向軸承，再通過上飛輪與外殼形成的間隙，匯集后，流經外部循環管路和電磁流量計，最后通過中通的轉子軸回到中部輔助葉輪處；第二路工作介質經過下徑向軸承，再通過推力軸承以及下飛輪與外殼形成的間隙，最后通過中通的轉子軸回到中部輔助葉輪處；電機轉子在高速轉動的過程中，由于工作介質存在粘性作用，貼近轉子屏蔽套壁面處的薄層工作介質將隨著簡化屏蔽電機的轉子做高速轉動。