Главный циркуляционный насосный агрегат

Полезная модель относится к энергомашиностроению, прежде всего - к главным циркуляционным насосным агрегатам (ГНЦА) ядерных энергетических установок (ЯЭУ) атомных электростанций (АЭС). Предполагаемая основная область применения - лопастные насосы с механическим уплотнением вала, входящие в состав ГЦНА. В полезной модели предлагается конструкция ГЦНА, где в качестве электродвигателя привода насосного агрегата применена электрическая машина с внешним ротором. В полезной модели также предлагается использовать внутреннее пространство статора электродвигателя с внешним ротором привода ГЦНА для размещения электромагнитного разгрузочного устройства, служащего для компенсации внешних возмущающих усилий, действующих на ротор, или для компенсации массы ротора и уменьшения нагрузки на подшипниковые опоры. Рациональное использование пространства внутренней полости статора позволяет уменьшить габаритные размеры электрической машины привода ГЦНА по высоте, снизить массу и, как следствие, - повысить сейсмостойкость, а разгруженные опоры повышают надежность всего агрегата.

Полезная модель относится к энергомашиностроению, а именно к главным циркуляционным насосным агрегатам (ГНЦА) ядерных энергетических установок (ЯЭУ) атомных электростанций (АЭС). Область применения - лопастные насосы с механическим уплотнением вала, входящие в состав ГЦНА.

В настоящее время в качестве привода ГЦНА используются электродвигатели с ротором, находящимся внутри статора. Такая конструкция, описанная в (Будов В.М. Насосы АЭС: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 408 с.116, 117 (Рис.1.4)) [1], широко применяется в приводах ГЦНА.

В качестве аналога выберем насосный агрегат ГЦН-300, конструкция привода которого представлена на рис.3.9 [1].

Недостатками конструкции, описанной в [1], в том числе и аналога, являются большие масса и габариты электродвигателя привода ГЦНА, что отражается на надежности и сейсмостойкости ЯЭУ АЭС.

Технической задачей полезной модели является снижение массо-габаритных показателей электродвигателя привода ГЦНА, повышение надежности и сейсмостойкости.

Поставленная задача решается благодаря тому, что, в отличие от известных конструкций ГЦНА, в том числе и аналога, предлагается конструкция, где в качестве электродвигателя привода насосного агрегата применена электрическая машина с внешним ротором.

Отличительной особенностью предлагаемого решения является то, что во внутренней полости статора может быть размещено электромагнитное разгрузочное устройство, служащее для компенсации внешних возмущающих усилий, действующих на ротор или массу ротора. Конструкция электромагнитного разгрузочного устройства подробно описана в изобретении (патент RU 2406878 С1 класс F04D 29/041, опубликован 20.12.2010) [2].

Сущность предлагаемого технического решения поясняется рисунками.

На фиг.1 представлена конструкция привода ГЦНА, где в качестве электродвигателя привода насосного агрегата использована электрическая машина вертикального исполнения с внешним ротором 1, расположенным снаружи статора 2. На валу 3 располагаются направляющие подшипники скольжения 4 и подпятник 5. Статор 2 крепится к крышке 6 корпуса электродвигателя 7. Корпус электродвигателя имеет место крепления 8 с корпусом ГЦНА. С целью увеличения момента инерции ротора 1 (например, для увеличения времени выбега при отключении питания ГЦНА) на крестовину 9 устанавливается маховик 10, а внутренняя полость статора 2 может быть заполнена металлом 11, например свинцом. Вал ротора 1 имеет фланец 12 для крепления с валом насоса (или турбины: предложенная модель в равной степени относится и к гидрогенераторам вертикального исполнения).

На фиг.2 показана конструкция привода ГЦНА, где во внутренней полости статора 2 электродвигателя установлено электромагнитное разгрузочное устройство 13, создающее прижимное усилие в подпятнике 5 при возникновении направленных вверх внешних возмущающих сил, действующих на ротор 1.

На фиг.3 представлена конструкция привода ГЦНА, где во внутренней полости статора 2 электродвигателя установлено электромагнитное разгрузочное устройство 13', компенсирующее массу ротора 1.

В связи с особенностями работы ГЦНА иногда создаются условия возникновения внешних возмущающих усилий. Эти внешние усилия действуют в осевом направлении на ротор ГЦНА и ротор приводной электрической машины вверх. При этом, независимо от типа используемой приводной электрической машины (асинхронной, синхронной, с возбуждением от постоянных магнитов, вентильной и др.), принцип действия электромагнитного разгрузочного устройства 13 (фиг.2) следующий: в случае возникновения внешних возмущающих сил, действующих на ротор 1 вверх, на обмотку электромагнитного разгрузочного устройства 13 подается электрический ток, создающий электромагнитные силы, действующие на ротор 1 противоположно внешним возмущающим усилиям, и тем самым компенсирует их. В случае компенсации массы ротора на обмотку электромагнитного разгрузочного устройства 13' (фиг.3) подается электрический ток, который создает электромагнитные силы, поднимающие ротор 1. В электрической машине должны быть установлены датчики, которые при изменении вертикального положения ротора 1 подают сигнал в систему управления, которая регулирует силу тока обмоток электромагнитного разгрузочного устройства 13 и 13' (фиг.2, 3).

Технический результат от применения предлагаемой конструкции электрической машины определяется:

- существенной экономией конструкционных материалов при изготовлении;

- ротор, расположенный снаружи статора, обеспечивает значительно больший момент инерции, чем ротор, расположенный внутри статора, тем самым обеспечивая увеличенное время выбега при отключении питания ГЦНА (в существующих конструкциях для увеличения момента инерции применяются дополнительные маховики, в то время как в предлагаемой конструкции роль маховика выполняет ротор);

- размещение электромагнитного разгрузочного устройства внутри статора существенно уменьшает высоту ГЦНА, что значительно повышает его сейсмостойкость, а это важно для АЭС.

Рациональное использование пространства внутренней полости статора при использовании предлагаемой конструкции электрической машины позволяет уменьшить габаритные размеры электрической машины вертикального исполнения по высоте, снизить массу и, как следствие, - повысить сейсмостойкость, а разгруженные опоры позволяют существенно повысить надежность.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки на полезную модель:

[1]. Будов В.М. Насосы АЭС: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 408.

[2]. Патент RU 2248657 (С2) класс Н02К 7/14, Н02К 21/26, Н02К 16/04, В60К 7/00, опубликован 20.09.2010.

1. Главный циркуляционный насосный агрегат ядерной энергетической установки атомных электростанций, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных характеристик, надежности и сейсмостойкости, имеет конструкцию, где в качестве электродвигателя привода насосного агрегата применена электрическая машина с внешним ротором.

2. Главный циркуляционный насосный агрегат ядерной энергетической установки атомных электростанций по п.1, отличающийся тем, что во внутренней полости статора размещено электромагнитное разгрузочное устройство.