一种核电站用超低振动凝升泵的制作方法

本实用新型涉及凝升泵
技术领域：
，特别是涉及一种核电站用超低振动凝升泵。
背景技术：
：秦山核电有限公司300mw机组，配置3台凝结水升压泵(简称凝升泵),主要功能为凝结水系统升压使用。现有产品由于泵长期的连续运行以及机组经过多年检修，一直存在着振动超标，3台凝升泵及进出口管道的振动出现了恶化的趋势，泵组的振动值严重超标，高达13.1mm/s。这些振动导致泵轴两端轴瓦镀铬层脱落，轴瓦表面磨蚀，零件损坏严重，检修周期缩短。这些缺陷的存在，导致现有产品存在运行风险，需要在不改变原泵性能参数和泵结构形式的前提下，对泵结构及附属管路优化设计，减少机组振动，保证稳定运行。技术实现要素：本实用新型的目的是提供一种核电站用超低振动凝升泵，以解决上述现有技术存在的凝升泵在长期运行情况下存在因振动较大导致使用寿命降低的问题，该凝升泵机组最大振动值为1.0mm/s，延长零件使用寿命，保证机组稳定运行。为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种核电站用超低振动凝升泵，包括泵体、泵盖、泵轴、叶轮、密封部件和轴承部件，放置于平台上的所述泵体通过螺栓与所述泵盖密封安装，所述泵体与泵盖之间设有双吸口环；所述泵轴穿设于所述泵体和泵盖之间，所述叶轮套装在所述泵轴上并用键连接泵轴，所述叶轮的两端通过轴套固定，且所述叶轮的中心与泵体的中心对中，所述泵轴的一端通过联轴器与电机传动连接；所述泵体为双涡壳结构，即所述泵体内设置有一个螺旋形压出室，所述压出室连接有螺旋形流道，流道的上侧具有一个向所述流道内凸出并将流道分割成第一腔室和第二腔室的隔舌，两个腔室关于所述隔舌对称；所述泵体的两侧分别设置有所述密封部件和轴承部件。进一步地，所述密封部件包括机械密封压盖和机械密封轴套，所述机械密封轴套套设在所述泵轴的伸出端上并与所述泵体和泵盖密封安装，所述泵轴与泵体的密封端部由所述机械密封压盖固定密封。进一步地，还包括有冲洗管路，所述冲洗管路的两端通过管接头连接所述泵盖和机械密封压盖，所述管接头的内部安装有用于调节流量的节流器。进一步地，泵轴的两端分为驱动端和自由端，安装于泵轴驱动端的轴承部件为驱动端轴承部件，所述驱动端部件包括托架、驱动端轴承体、驱动端轴承盖和滑动轴承，所述托架固定安装在所述泵体上并用于支撑所述驱动端轴承体，所述滑动轴承固定在所述泵轴的伸出端的驱动端上并与所述泵体固定连接，所述滑动轴承安装在所述驱动端轴承体上，且所述驱动端轴承体的外侧安装有所述驱动端轴承盖。进一步地，所述驱动端轴承体的两端对应位置安装防止油泄漏的迷宫环，在所述滑动轴承内安装有甩油环；所述驱动端轴承下部用冷却室堵进行封堵。进一步地，安装于所述泵轴的自由端的轴承部件为自由端轴承部件，所述自由端轴承部件包括托架、自由端轴承体、自由端轴承盖和滑动轴承，所述托架固定安装在所述泵体上并用于支撑所述自由端轴承体，所述滑动轴承固定在所述泵轴的伸出端的自由端上并与所述泵体固定连接，所述滑动轴承安装在所述自由端轴承体上，且所述自由端轴承体的外侧安装有所述自由端轴承盖。进一步地，所述滑动轴承的轴承套外部安装有滚动轴承，所述滚动轴承用油环套和锁紧螺母固定；在所述滑动轴承和油环套内安装有甩油环；所述自由端轴承下部用水冷腔盖进行封堵。进一步地，所述联轴器采用加长膜片的弹性联轴器。进一步地，所述泵体和电机安装在同一底座上。本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：(1)满足性能要求，结构可靠；(2)振动值大大降低，泵端最大振动值1.3mm/s，电机端最大振动值0.8mm/s；(3)泵轴强度增加，表面无铬层，不存在脱落的风险，延长使用寿命；(4)检修工作量大大减少，检修周期延长，节省人力物力；(5)共同底座，避免二次灌浆，缩短安装周期；(6)机组稳定运行，电厂安全得到了保证。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为凝升泵的整体结构示意图；图2为泵体涡室图；其中，1泵体；2泵盖；3双吸口环；4叶轮；5泵轴；6叶轮口环；7驱动端轴承体；8驱动端轴承盖；9滑动轴承；10迷宫环；11托架；12自由端轴承体；13自由端轴承盖；14轴承压盖；15推力轴承；16轴承套；17油环套；18甩油环；19锁紧螺母；20机械密封轴套；21机械密封组件；22机械密封压盖；23冲洗管路；24节流器；25轴套；26轴套螺母；27冷却室堵；28水冷腔盖；29压环。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型的目的是提供一种核电站用超低振动凝升泵，以解决上述现有技术存在的凝升泵在长期运行情况下存在因振动较大导致使用寿命降低的问题，该凝升泵机组最大振动值为1.0mm/s，延长零件使用寿命，保证机组稳定运行。为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。请参考图1-2，其中，图1为凝升泵的整体结构示意图；图2为泵体涡室图。如图1-2所示，本实用新型提供一种核电站用超低振动凝升泵，泵结构形式遵循现有产品结构，即为单级、双吸、水平中开卧式泵，两端水平中心线支撑。泵的吸入管及吐出管均在泵轴5中心线下方成水平方向，与轴线成垂直位置；泵体1、泵盖2的分开面在轴心线上，成水平方向。不需要拆卸管路及电动机就能容易的检查泵的转子部件。泵的两端为滑动轴承支撑，泵为双吸结构，两端轴向力基本自身平衡，残余的轴向力由自由端推力轴承承受，推力轴承15为一组背靠背安装的滚动轴承。泵轴封为快装式机械密封，泵内介质冲洗。传动部件为加长膜片联轴器与电机联接。具体地，凝升泵的定子部件包括泵体1、泵盖2、双吸口环3。泵体1为双涡壳结构，即泵体1内设置有一个螺旋形压出室，压出室连接有螺旋形流道，流道的上侧具有一个向流道内凸出的隔舌，将流道分割成第一腔室和第二腔室，两个腔室关于隔舌对称，双涡壳结构有利于平衡径向力。泵体1和泵盖2之间设有双吸口环3。泵体1平放到平台上，装上泵盖2螺栓，把装好的转子放到泵体1上，叶轮4中心与泵体1中心对中，将两端泵体密封环安装在泵体1内。转子部件包括泵轴5、叶轮4、叶轮口环6、轴套25和轴套螺母26；叶轮4套装在泵轴5上，用键联接泵轴，叶轮4两端由轴套25、轴套螺母26固定。机械密封部件：由机械密封组件21、机械密封压盖22、机械密封轴套20等组成，泵体1上安装机械密封压盖螺栓，安装集装式机械密封，含机械密封轴套20，动环，静环，弹簧组件，传动环等，机械密封端部由机械密封压盖22与泵体1、泵盖2联接，用螺栓固定，两端配置冲洗管路23，用管接头连接泵盖2和机械密封压盖22，由泵内介质冲洗，管接头内部安装节流器24，调节流量，由泵出口通过节流器24直接冲洗机械密封。泵的两端采用快装式机械密封，有效的防止空气进入或泵送液体渗出，密封室由泵体1、泵盖2、机械密封压盖22、机械密封轴套20及密封部件构成，由泵出口液体对机械密封进行冲洗。驱动端轴承部件：包括托架11，驱动端轴承体7，驱动端轴承盖8，滑动轴承9等。托架11与泵体1联接，驱动端轴承体7与托架11联接，滑动轴承9固定在泵轴5上，与泵体1固定连接，驱动端轴承体7两端对应位置安装迷宫环10，防止油泄漏，在滑动轴承9内安装甩油环18，共2件，甩油环18耽搁在泵轴5上。最后安装驱动端轴承盖8，用螺栓与驱动端轴承体7固定，驱动端轴承下部用冷却室堵27封堵。自由端轴承部件：包括托架11，自由端轴承体12，自由端轴承盖13，滑动轴承9，轴承压盖14，压环29等。托架11与泵体1联接，自由端轴承体12联接托架11，滑动轴承9固定在泵轴5上，与泵体1固定连接，轴承套安装在泵轴5上，轴承套外部安装滚动轴承，滚动轴承用油环套17和锁紧螺母19固定。在滑动轴承9和油环套17内安装甩油环18，共3件，安装轴承盖，与泵体1联接，安装轴承压盖14，与泵体1，泵盖2联接，最后自由端轴承下部用水冷腔盖28封堵。自由端轴承部件中，轴承体采用工业水进行冷却，滑动轴承9主要应用于承受巨大的冲击和振动载荷，自由端的推力轴承15(一对背靠背安装的滚动轴承)承受残余的轴向力。轴承背对背的安装方式可承受作用在两个方向上轴向载荷，能提供刚性相对较高的轴承配置，而且可以承受倾覆力矩。联轴器部件：联轴器为加长膜片弹性联轴器联接电机。即泵的传动部分由膜片加长联轴器联接电机，联轴器起着传递电动机的能量，缓冲轴向、径向的振动以及自动调整泵与电动机中心的作用。联轴器由两个半联轴器，中间节，联接件和膜片组成，膜片起着缓冲减震的作用。共同底座：将机组安装在共同底座上，用螺栓固定。泵与电机采用共同底座，已确保机组的抗震性和稳定性，共同底座为整体铸造结构，材料为灰铁ht200，整体铸造长方体结构，铸造前制造模型，然后浇铸。外形尺寸3400mm×1200mm，零件重量达13000kg，壁厚30mm，内部有横竖交叉的多条厚度为30mm的筋板，泵和电机的底脚坐落在厚(25+25＝50)mm的厚板上，采用配钻的方式固定泵和电机及联轴器防护罩。该共同底座直接落在原基础厂，无需二次灌浆，只需将10颗地脚螺栓固定即可。在利用原基础的情况下，避免了二次灌浆，大大缩短的安装工期，节约大量人力物力。进口管路：原泵运行现场管道比较复杂，进口管直管段较短，且有连续两个90°弯头，一个变径管和闸阀，这样的布置会导致泵进口管路的紊流，流体在管路内激烈震荡，引起管路和泵的振动。同时，部分管路固定不是很牢靠，进口膨胀节变形，导致管道力向泵传导，影响机组振动。出口管路没有直管段，直接连接90°弯头，导致出口管道内部液体紊流，引起振动。通过热工水力计算结果，并建立管道的三维模型，通过计算，找出了泵进出口管道流场不均，入口母管与入口管三通处存在漩涡这一个问题。产生漩涡主要原因在于母管内凝结水经入口管后反向流动产生。根据热工水力计算结果，a泵进出口管道流场不均，入口母管与入口管三通处存在漩涡。产生漩涡主要原因在于母管内凝结水经入口管后反向流动产生，因此，本次改进(设计)将泵入口管方向调整为顺流方向，以减弱入口漩涡。管系支撑不合理，少数支架的刚度过柔，部分管道支架己经或可能失效，无法起到有效约束管道并抑制其振动的作用。该实用新型设计进口直径为φ350mm，与母管(φ400mm)之间变化缓慢，重新进行泵入口管道和支架的设计，泵入口管方向调整为顺流方向，以减弱入口漩涡。改进了原有的9个支架，新增加了3个支架，并开展了凝升泵及附属管线的改进支吊架校核及接管载荷计算。进行了详细的安装设。同时重新布置进出口管路，减少变径、弯头等，对降低系统振动性有较大帮助。基于振动原因分析总结，该实用新型产品更换刚度过柔管道支架、失效管道支架、减少变径管和弯头，增加直管段，并在2018年4月～6月期间进行了现场的安装实施。除此之外，现有产品轴瓦与轴承盖用销钉固定，轴承盖与轴承体联接。本实用新型中对两端轴瓦的固定方式改进，增加压环29部件，轴瓦用定位销钉与压环固定，保证轴瓦和轴之间的间隙值。压环29再用螺钉与轴承体拧紧。压环29与轴承盖独立，提高安装精度，减少振动。进一步地，该凝升泵的工作原理如下：凝升泵工作前，泵内要灌满液体，电动机带动泵轴5和叶轮4旋转时，液体从吸入管进入泵体1吸入室，然后流入叶轮4，叶轮4在泵体1内高速旋转，使水产生离心力，而使叶轮4中间产生负压区，水就会往负压区流入，液体一方面随叶轮4作圆周运动，一方面在离心力的作用下自叶轮4中心向外抛出，液体从叶轮4获得了压力能和速度能，从吐出管排出。降低振动的措施方案：(1)转速降低现有产品的额定转速为2950r/min，本实用新型是降低泵转速为1480r/min，在该转速的条件下，选择合理的模型泵(比转速ns＝45)，属于低比转数泵，选择高效模型泵，曲线平缓。泵转子的一阶临界转速n1＝4777r/min，对于刚性转子，泵转速n≤0.7n1＝3344r/min。泵转速降低(1480r/min)后，远远低于一阶临界转速，大大减少振动的可能性。泵的详细参数见下表，表1序号名称单位数据备注1凝升泵型号ns350/2002输送介质-a级除盐水3输送介质温度℃404设计气蚀裕量m≤65单台凝升泵额定流量m3/h7486单台凝升泵扬程m1307泵转速r/min14808凝升泵效率％819轴功率kw32710电机功率kw40011进口管径mmφ35012出口管径mmφ200(2)叶轮叶片5枚现有产品叶轮叶片数4枚，泵体流道为双涡室结构，作用是减少径向力。根据经验分析，这种双涡壳泵体搭配偶数叶片的叶轮，会形成对称的排列方式，不仅使得叶轮自身的平衡性难以调整，而且容易使叶轮4在高速运转时产生共振。因此，该实用新型产品的关键点是叶轮4设计为的奇数片叶片(5枚)且两侧叶片交错布置，这样避免了上述现象，减少振动。(3)叶轮外径与隔舌距离减小叶轮4出口端与泵体隔舌的干涉程度，即增加叶轮4出口直径与泵体涡壳隔舌之间的间隙，原泵9.5，现增加到28.5，见图2；(4)材料升级现有产品轴材料由40cr，轴承部位表面镀铬，增加耐磨性能。该凝升泵的泵轴5材料为0cr17ni14cu4nb，为马氏体沉淀硬化型不锈钢，具有良好的耐腐蚀性和耐高温抗氧化性，同时取消泵轴5表面镀铬工艺，减少铬层脱落的风险。实测泵轴的成分和性能见表2，表3。表1泵轴化学成分表2泵轴力学性能本实用新型解决了核电站多年以来凝升泵振动超标的现象，将凝升泵的振动值降到超低值，延长了零件的使用寿命，对系统的稳定性有大大提高。本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。当前第1页1 2 3