一种安全壳大气监测系统风机

摘要

本发明公开一种安全壳大气监测系统风机，包括蜗壳，防爆电机，电机散热罩，后侧板，强后弯叶轮及整流环，其中所述强后弯叶轮及整流环安装在所述蜗壳内，且所述整流环位于所述强后弯叶轮后部，所述后侧板安装在所述蜗壳后部，所述防爆电机安装在所述后侧板上，所述强后弯叶轮连接在防爆电机的转轴上，所述整流环通过紧固件固定在后侧板上，所述电机散热罩罩在所述防爆电机外部，且与蜗壳侧面实现静密封联接，所述电机散热罩上方设有防爆电机接线盒，通过连接线连接防爆电机。本发明提供了一种安全壳大气监测系统风机，其空气动力学性能，抗震，辐照，事故性，防爆等安全性完全符合要求，完全实现风机的自主化。

说明书

技术领域

    本发明涉及一种风机，尤其涉及一种应用于先进压水堆核电机组华龙一号的安全壳大气监测系统风机。

背景技术

在先进压水堆核电机组中，风机主要用于核电机组内排风和空气流动，现有的二代半核电风机组中采用的风机为普通离心风机，然而随着百万千万级先进压水堆核电机组“华龙一号”项目的推动，目前普通的离心风机无法满足要求，具体原因为：

现有离心风机的电动机暴露在空气中，在正常工况下暴露在空气中的风机运行不存在问题，然而一旦反应堆发生失水事故(LOCA)后，由于安全壳顶部会进行大量硼酸喷淋对反应堆降温处理，此时硼酸会直接覆盖在电机表面，相关资料表明：全世界内现有的所有结构电动机均无法在此工况下满足防护等级的要求，因为硼酸会大量进入电机内部导致电机失效从而使风机停止运行，就造成风机无法抽出由于硼酸遇到反应堆内高温气体后产生的大量氢气，随着氢气量的增多，安全壳将发生爆炸，如日本福岛核电站事故。

此外，现有的离心风机的蜗壳采用方形焊接式结构，而“华龙一号”项目中要求在反应堆发生失水事故(LOCA)后，风机需要在承压0.63MPa的条件下保持10分钟无泄漏，这就使得普通的钢板焊接方形结构无论是钢板或焊缝均无法满足此要求，如果发生泄漏风机输送的气体--氢气就会直接与反应堆内高温气体结合，此时也会发生爆炸事故。

此外，现有的离心风机采用的是前弯叶轮，由于其性能曲线中不可避免出现在驼峰，因此在多工况条件下运行极容易引起风机损坏的“喘振”工况。

同时“华龙一号”项目中融合了“能动与非能动”先进设计理念，主要技术指标和安全指标满足我国和全球最新安全要求，安全壳增加了用于事故下的应急措施的设备负荷，要求风机在体积、电机功率、重量均保持不变的情况下，风机的性能参数增大20%，耐辐照剂量增大10倍、抗震加速度增大1.5倍的情况下，然而这种要求使得现有国、内外的类似产品均无法满足此要求。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术的不足，针对华龙一号项目中对风机的一系列要求，本发明提供了一种安全壳大气监测系统风机，其空气动力学性能，抗震，辐照，事故性，防爆等安全性完全符合要求，完全实现风机的自主化。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种安全壳大气监测系统风机，包括蜗壳，防爆电机，电机散热罩，后侧板，强后弯叶轮及整流环，其中所述强后弯叶轮及整流环安装在所述蜗壳内，且所述整流环位于所述强后弯叶轮后部，所述后侧板安装在所述蜗壳后部，所述防爆电机安装在所述后侧板上，所述强后弯叶轮连接在防爆电机的转轴上，所述整流环通过紧固件固定在后侧板上，所述电机散热罩罩在所述防爆电机外部，且与蜗壳侧面实现静密封联接，所述电机散热罩上方设有防爆电机接线盒，通过连接线连接防爆电机。

所述强后弯叶轮具有轮毂，前盖板，后盖板及叶轮，所述前盖板和后盖板安装在叶轮两侧，所述轮毂安装在后盖板上，并与防爆电机的转轴连接，所述前盖板中心设有进风孔，所述叶轮具有复数弯折的平板叶片。

所述蜗壳具有前侧板，后侧板，叶片流道，出风口，所述前侧板中心设有进风口，所述出风口与所述叶片流道连接。

所述叶片流道的截面为倒角为R15的圆弧过渡矩形，所述出风口的截面为圆形。

所述整流环结构为直角圆环形结构，具有圆周面及垂直于圆周面的直面，所述直面为安装固定面，用于直接与后侧板连接。

所述整流环安装时需要保证与强后弯叶轮及后侧板之间均有5mm的安全间隙，以防止气流进入形成涡流。

所述整流环材质为316L不锈钢。

所述电机散热罩为圆柱形结构，尾部封头采用面型线为1:1.5椭圆弧封头。

所述电机散热罩为与防爆电机之间具有不小于0.8倍电机中心高度的空隙，使得防爆电机与电机散热罩之间具有一定散热空腔。

所述蜗壳下端还设有放水孔。

本发明所揭示的安全壳大气监测系统风机，主要用于自主三代百万千万级先进压水堆核电机组华龙一号反应堆，其作用为：降低安全壳内裂变惰性气体的放射性水平并达到限定值，确保工作人员可进入安全壳内；维持安全壳内微小的负压，以避免空气外漏；在失水事故后用来净化安全壳空气，使安全壳内空气的放射性水平降低到允许的范围内，并进行排放；对安全壳内空气进行取样、混合，并对安全壳内空气进行再循环，防止氢气积累，保持安全壳内氢气的浓度在允许的范围内，同时该风机为核级单吸防爆抗震单吸离心风机，要求压力高、尺寸小、事故工况下3秒内直接启动，具有高辐照、氢气防爆(Ex dⅡ CT4)、高安全、高抗震、高效、高可靠等方面的要求，为提高全可靠性，机壳为核级承压铸钢件结构，电动机全封闭安装，靠承压散热罩壳体辐射进行散热。

该风机直接影响反应堆正常运行期间及失水事故(LOCA)条件下的安全性与可靠性。

与现有技术相比，本发明所揭示的一种安全壳大气监测系统风机，其空气动力学性能、抗震、辐照、事故模拟连续运行、防爆等所有参数均满足或优于华龙一号的各项运行要求；

在电机外部采用散热罩，有效屏蔽电机防止失水事故后硼酸淋入电机使得电机停止工作，同时散热罩与电机之间具有一点散热空间，有效进行散热。

采用不易出现过载现象的“后弯叶轮”，风机性能曲线无明显的驼峰，因此不存在容易引起风机损坏的“喘振”工况，同时采用圆弧形截面蜗壳与整流环技术，更有利于气体在蜗壳内的加速加压防止涡流形成，风机内部损失小于一般方形截面蜗壳及无整流环结构的常规风机。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的爆炸图；

图3为本发明所述强后弯叶轮的结构示意图；

图4为本发明所述蜗壳的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1~2所示，本发明所揭示的一种安全壳大气监测系统风机，满足华龙一号项目中对风机的每项要求，具体结构包括蜗壳1，防爆电机2，电机散热罩3，后侧板4，强后弯叶轮5及整流环6，其中所述强后弯叶轮5及整流环6嵌在蜗壳1内，且所述整流环6位于所述强后弯叶轮5后部，所述后侧板4安装在所述蜗壳1后部，将所述强后弯叶轮5及整流环6罩在所述蜗壳1内，所述防爆电机2安装在所述后侧板4上，所述强后弯叶轮5连接在防爆电机2的转轴上，所述整流环6通过紧固件固定在后侧板4上，所述电机散热罩3罩在所述防爆电机2外部，且与蜗壳1侧面实现静密封联接，所述电机散热罩3上方设有防爆电机接线盒17，通过连接线连接防爆电机2。

如图3所示，所述强后弯叶轮5具有轮毂8，前盖板9，后盖板10及叶轮11，所述前盖板9和后盖板10安装在叶轮11两侧，所述轮毂8安装在后盖板10上，并与防爆电机2的转轴连接，所述叶轮11具有复数弯折的平板叶片，所述前盖板9中心设有进风孔，气流从进风孔进入，随着叶轮的转动，在离心力作用下气流从平板叶片之间的缝隙排出。

如图4所示，所述蜗壳1采用ZG270-500铸钢铸造，其具有前侧板13，后侧板4，叶片流道12，出风口14，所述前侧板13中心设有进风口7，所述出风口14与所述叶片流道12连接，气流从进风口吸入后进入叶轮11内，其中所述叶片流道12的截面为倒角为R15的圆弧过渡矩形，所述出风口14的截面为圆形，所述蜗壳1下端还设有放水孔16。

所述整流环6选用材质为316L不锈钢，可以起到防爆隔绝作用，其结构为直角圆环形结构，具有圆周面及垂直于圆周面的直面，所述圆周面的作用是隔绝气流进入后盖板10与后侧板4之间从而形成涡流，所述直面为安装固定面，用于直接与后侧板4联接，同时所述整流环在安装时需要保证与后盖板10及后侧板4之间均有5mm的安全间隙，以防止气流进入后盖板和后侧板之间形成涡流。

所述电机散热罩3其罩在所述防爆电机外部，并通过底座15进行支撑，所述电机散热罩3整体为圆柱形结构，尾部封头采用面型线为1:1.5椭圆弧封头，其与防爆电机之间具有不小于0.8倍电机中心高度的空隙，使得防爆电机与电机散热罩之间具有一定散热空腔。

本发明所揭示的安全壳大气监测系统风机，其工作原理为：防爆电机工作，带动强后弯叶轮转动，将外界气流通过进风口吸入并进入叶轮，气流通过叶轮旋转进入叶片流道，经子午面加速做功与整流环的整流作用，通过出风口排出，由于采用强后弯叶轮，使得气流进入后不会出现过载现象，风机性能曲线无明显驼峰，同时增加整流环使得部分气体由于整流环的阻隔无法进入叶轮后盖板与后侧板之间从而无法形成涡流，从而被叶轮的旋转离心力转化成有效静压值，因此有效减少了涡流的产生，不但有效抑止了小流量大压力运行时的喘振现象的发生，同时也有效增加了风机压力及效率，同时叶片流道截面为R15圆角过渡矩形结构，四周边角进行倒角处理，使得原先直角处易产生的较多涡流的情况得到有效抑制，并且具有圆角过渡的矩形截面的强度远大于常规矩形结构截面，同时满足零泄漏与强度要求。

本发明所述的风机，其工艺参数为：

风量：1800 m3/h

风压：660daPa（全压，ρ＝1.21kg/m3）

最低效率：66%

最高吸入空气温度：80℃

风机型式：离心直联单吸通风机（左90°式）；

安全等级：LS

抗震类别：lA

质保等级：Q2

清洁度：B

防爆等级：Ex dII CT4

40年γ累积剂量：1.5×10^5 Gy

抗震地面水平加速度：0.3g(SL-2)

风机设计使用寿命：40年

正常运行期间：风机间断运行，输送介质为空气，在正常大气压下和20℃～45℃温度及相对湿度为70%的空气下，每年工作180小时，平均运行超过6年，剂量率为25μGy/h。

设计基准事故条件运行期间：风机连续运行，输送介质为含放射性的空气，要求每天工作24小时，连续运行时间不少于6个月。

此外通过对风机的性能参数进行有效测试，具体测试结构参照表1：

表1

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。