核安全级离心泵轴承系统的可靠性设计与研究.pdf

《核安全级离心泵轴承系统的可靠性设计与研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、电力通用机槭GM、6MmEh'dnc～州rI核安全级离心泵轴承系统的可靠性设计与研究江苏飞跃机泵制造有限公司(靖江214537)张兴【搞叠】植电厂对柱电设备尤其是特设安全设备的可靠性提出T很高的要求，如何确保特设安全设备在授期间可靠运行，是所有柱电设备生产商面临的重大课题。植安全衄卧式；蛆离，o汞是楦电厂的特设安奎设备，其轴承系统的可靠运行是泵机组运行可靠-性的重要保障，自泵机组的运行可靠性仅仅通过200h或400h的耐九试验、热冲击试验厦抗震试验等是不蝣的，应该对影响泵机组可靠运行的重点系统邗件进行专项研究，找出其中的薄弱环节，

2、井有针对性地进行改进设计。I关键诃l核安全鳆离心录轴承庭润滑油l统晕统可靠性一．前言江苏飞跃机泵制造有限公司设计制造了一台核电厂用核安垒级卧式多级离心泵样机，该泵为棱电厂安垒系统用泵，当发生核岛蒸汽管道破裂或LOCA事故时，该泵必须在无任何先决条件的情况下立即投入使用，向反应堆内注水，维持堆芯冷却，降低反应堆的反应性。该泵的抗震等级为sL一2，即不仅要求在发生SSE地震时泵能够起动并投入运行，而且要求在发生SSE地震后．还要保持其完整性和功能性。如果说承压部件的完整与否是保障泵机组完整性的前提．那幺轴承部件的可靠运行则是确保泵机组

3、功能的重要保障。二．轴承系统的结构设计轴承系统的结构设计充分考虑了机组无预润滑起动的特点．两端径向轴承采用圆柱潦子轴承，推力轴承采用推力盘／准力瓦结构，轴承润滑采用稀油强制润滑。润滑油系统由轴头油泵、调压阀、油冷器、过滤器、删温元件、供油管以及回油管等零件组成．轴头油泵通过一大-d,两只齿轮与泵轴联动。机组起动后．油泵从油箱底部吸油，润滑油经调压阀、油冷器、过滤器后通过节流器分配给驱动端濠动轴承和非驱动端滚动轴承瞳推力轴承，而后经回油管回流

4、0油箱形成一个回路(见图1)。上述轴承及润滑油系统经长时间车间运转试验，热冲击试验、热志运

5、行试验、杂质试验和抗震试验的考核，轴承系统的各项性能指标(热平衡、振动值等)满!。于熙熙：752011}镕6Ⅻ一“'xmllG鼍^屯力通用税械I6M衲队“rkP⋯驸功趟轴堆∞件4F驸曲端辅m“”^向㈣睁瀹雠国1轴承爰润滑油系统％自镕Ⅻ{№2m№*3目Ⅻ*45日Ⅱ№十#t6*m＆7№#89^／I、№#1nⅫ&II№☆Ⅻ*12n∞*足了泵机组特殊工况的使用需要和研制任务书的各项要求。三，问题的提出考虑到桉电设备的特殊性．补充了帆组起动时的润滑油限流试验，此试验用于验证机组起动时．一旦润滑油系统响应滞后或由于润滑油系统中某一部件出现不可

6、预知的失效而对轴承系统的影响。试验时，先关闭润滑油供油阀门．待机组起动lOs后开启阀门。试验后对轴承部件进行了解体检查．发现推力瓦有较明显的擦痕(见图2)．而径向轴承则无可见损伤。通过此项试验。说明推力轴承在起动状态下对润滑油系统的响应速度有很大的依耪性，虽然机组起动前，推力轴承腔内预留有部分润滑油．但这部分润滑油不足以在推力盘和推力瓦问建立起有效油膜．短时间内轴承腔预留的相滑油能起到一定的润滑作用．超过一定时间，推力盘和推力瓦之间摩擦升温．润滑油汽化，则推力瓦和推力盘之间将会产生直接摩擦。76烹b“Jx,．．。UlM。㈦。。j圉

7、2推力Ⅱ四、解决方案解决上述机组起动状态下存在的安全隐患问题，除了提高润滑油系统各功能元件的可靠性外，还应对轴承及润滑油供油系统作更擦人的研究。为此．运用两种设计方法对润滑油系统加以改进设计：加大余量设计法和冗余设计法。由于受到齿轮传动效率，油冷器、过谴器厦输油管路等的阻力损失和齿轮泵、调压阀的泄漏损失等因素的影响．从机组起动到润滑油选到

8、殳定压力至少需要2～3s，在此期间，陌个径向轴承和一个推力轴承依靠轴承腔内预留的少量润滑油工作。因此，增大轴承腔润滑油的预留量对于起动工况下泵组轴承的可靠运行无疑是有益的。两端径向轴承腔通过在轴

9、承体外侧增加的辅助小油箱来扩展储油量，机组起动时．小油箱内的油可进人轴承腔内参与工作；而推力轴承腔则通过提高轴承前支座上进油孔的水平高度来增大储油量。上述增大轴承腔储油量的方法只是从“量”上对轴承的起动可靠性加以保障，但要从根本上解决轴承系统的可靠性，还要从‘质’上加以考虑。为此，运用冗余设计的思想，设计了辅助推力轴承部件(见图3)，辅助推力轴承部件由轴承后支座、QJ系列双向推力轴承、轴承外套、轴承内套、弹簧板及防转销等零件组成。QJ轴承与轴承外套及轴承内套过盈配合．轴承外套与轴承后支座轴承孔滑配，泵组起动后，轴向力迅速建立井拉动

10、转子部件轴向移动．此时．推力盘和QJ推力轴承随转子同时受拉．通过轴向蓐间隙的控制．QJ轴承外套端面首先接触到弹簧板，弹簧板利用其刚度支撑着这部分轴向推力．随着轴向力的进一步增大，弹簧板开始变形，使推力盘继续向推力瓦靠近，此时润滑油已经全部充满整个轴