[發明專利]脫開式核電站主泵飛輪

有效

• 申請號: 201310360390.9
• 申請日: 2013-08-18
• 公開（公告）號: CN103542036A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 羅志遠;陳興江;符偉;王成偉;謝堅;李中雙;馬家炯;張樹河
• 申請（專利權）人: 中廣核工程有限公司;中國廣核集團有限公司;沈陽鼓風機集團核電泵業有限公司;大連潔能重工機械有限公司
• 主分類號: F16F15/30
• 分類號: F16F15/30;H02K7/02
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 王基才;王冬華

技術領域

本發明屬于核電技術領域，更具體地說，本發明涉及一種可應用于百萬千瓦級壓水堆核電站中的脫開式核電站主泵飛輪。

背景技術

反應堆冷卻劑泵(簡稱“主泵”)是壓水堆核電站一回路系統的關鍵設備之一，主泵的可靠運轉能確保核電站連續安全運行。當核電站發生全廠斷電事故時，由于主泵失去電源而發生惰轉，通過堆芯的冷卻劑流量突然減少，給反應堆的安全帶來威脅。為了確保全廠斷電工況下堆芯的安全，主泵要求具有較長的惰轉時間。飛輪是一種有效的儲能手段，通過在主泵上設置飛輪，可有效提高主泵的轉動慣量，延長主泵的惰轉時間。

現有的核電站中，飛輪一般安裝在主泵電機上。飛輪結構不同，其安裝位置也不盡相同，有的安裝在電機上端，有的安裝在電機的下端。由于飛輪在運行過程中，其儲存的能量較高，主泵機組在運行過程中存在超速運行的工況，轉速的升高增加了飛輪的動能，增加了飛輪破裂的可能性。如果飛輪發生破裂將產生高能飛射物，容易造成反應堆冷卻劑系統、安全殼和對安全具有重要作用的其他系統、設備損壞，產生嚴重后果。因此，飛輪的完整性對于核電站的安全運行至關重要。

根據飛輪與電機軸的連接方式，可將現有的核電站主泵飛輪分為鍵連接結構、脫落式結構和油潤滑脫開式三種結構。鍵連接結構的主泵飛輪通過鍵與電機軸連接，主泵飛輪的圓盤上設置有鍵槽，增加了飛輪圓盤發生破裂的風險。脫落式結構的主泵飛輪需在飛輪下方的電機機架上設置承接面，接口關系復雜，且主泵飛輪脫落時對電機架產生較大沖擊。

圖1所示為一種現有油潤滑脫開式飛輪，其包括圓盤1’、滾動體2’和襯套7’三部分，電機軸5’與襯套7’通過鍵6’連接，圓盤1’與襯套7’過盈配合連接。飛輪安裝在電機軸的下端，利用上擋塊3’、下擋塊8’和軸向定位件4’進行軸向定位。在主泵正常運行情況下，圓盤1’與襯套7’過盈配合，依靠接觸面的摩擦力矩傳遞扭矩。在超速工況下，圓盤1’在離心力作用下，與襯套7’配合面上的緊力逐漸減少，最終導致圓盤1’與襯套7’分離，圓盤1’下落并倚靠在襯套7’的兩列滾動體2’上，形成滾動摩擦，圓盤1’繼續空轉直至轉速降低至靜止狀態。飛輪襯套7’的四周，留有滾動體2’與圓盤1’對中間隙。圓盤1’在消耗自身重量慣性下，以不高于某一速度的情況下自由轉速轉動。

但是，上述油潤滑脫開式飛輪的構件較多，與電機軸的連接關系復雜，對飛輪的精度要求高，需要對潤滑油進行定期更換、維修成本高，潤滑油存在泄漏的風險，可能會影響主泵機組的安全。

有鑒于此，確有必要提供一種新型脫開式核電站主泵飛輪。

發明內容

本發明的目的在于：克服現有技術的缺陷，提供一種結構簡單的脫開式核電站主泵飛輪。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種脫開式核電站主泵飛輪，其包括：圓盤，中心設置階梯孔，階梯孔包括位于圓盤頂端的上端孔、位于圓盤底端的下端孔和位于二者之間的裝配孔，上端孔直徑、裝配孔平均直徑、下端孔直徑依次遞增；轉動軸，包括軸頭、上軸環和下軸環，軸頭與圓盤裝配孔過盈配合，上軸環和下軸環分別與圓盤的上端孔和下端孔間隙配合；上摩擦副和下摩擦副，分布在軸頭兩端的軸肩上，并在裝配孔和軸頭脫離過盈配合時承接圓盤。

作為本發明脫開式核電站主泵飛輪的一種改進，所述軸頭和裝配孔分別具有倒圓錐形的外表面和倒圓錐形的內表面。

作為本發明脫開式核電站主泵飛輪的一種改進，所述上端孔和下端孔均具有柱形內表面，上軸環和下軸環均具有柱形外表面。

作為本發明脫開式核電站主泵飛輪的一種改進，所述軸頭兩端的軸肩分別設置有承接所述上摩擦副和下摩擦副的凹形上滾道和下滾道。

作為本發明脫開式核電站主泵飛輪的一種改進，所述上摩擦副和下摩擦副均包括多個滾動體和承載滾動體的保持架。

作為本發明脫開式核電站主泵飛輪的一種改進，所述滾動體由氮化硅陶瓷材料制成。

作為本發明脫開式核電站主泵飛輪的一種改進，所述保持架由聚醚醚酮材料制成。

作為本發明脫開式核電站主泵飛輪的一種改進，所述脫開式核電站主泵飛輪轉動軸與電機軸剛性連接。

相對于現有技術，本發明脫開式核電站主泵飛輪具有以下優點：

1)轉動軸和圓盤均采用整體式設計，圓盤與轉動軸直接過盈配合連接，結構簡單，有利于模塊化設計。正常工況下圓盤與轉動軸一起轉動，在超速工況下，圓盤在離心力的作用下將會發生變形，致使圓盤的內徑變大，其變形量超過設計的過盈量，圓盤與轉動軸分開并與上摩擦副和下摩擦副的滾動體接觸，進而使圓盤的轉速逐漸降低。