CN111916242B - 核电站用海水过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站用海水过滤装置，其包括：主轴系统，包括安装于两个轴承座上的主轴主体、位于主轴主体一端的固定端，以及与固定端相对的滑动端，固定端与滑动端内侧分别设有轮毂，轮毂上设有键槽；骨架系统，包括骨架结构和网框，骨架结构包括多个安装在轮毂上的“梯形”骨架单元，每个“梯形”骨架单元设有一根横梁、两根轮缘角钢、一根支撑圈梁、两根辐条和辐条支撑，两根辐条形成“梯形”结构，“梯形”结构顶部支撑在横梁上且底部安装于轮毂上，两根轮缘角钢和中间的支撑圈梁连成3个圆周，形成稳定的框架结构；以及驱动系统，驱动核电站用海水过滤装置在低速、中速及高速下转动。

Description

核电站用海水过滤装置

技术领域

本发明涉及核电站循环水过滤系统，更具体地说，本发明涉及一种核电站用海水过滤装置。

背景技术

近年来，在核电站运行期间，因漂浮物和海生物堵塞导致的核电机组非正常停机停堆时有发生，该类事件已受到核安全监管和能源管理部门的高度重视。为此，各相关单位均开展了一系列研究，初步分析认为：大量海生物、人工污物的突然入侵，会导致过滤装置前后压差快速升高，循泵跳闸，继而导致降负荷或停堆。

按照结构和工作原理不同，过滤装置可分为“外进内出”型过滤装置和“内进外出”型过滤装置：“外进内出”型过滤装置在运行过程中从网外进水、网内出水，海生物等垃圾被拦截在了过滤装置外侧；“内进外出”型过滤装置在运行过程中从网内进水、网外出水，海生物等垃圾被拦截在了过滤装置内侧。通过对国内外在运核电站“外进内出”和“内进外出”两种类型过滤装置抵御海生物侵袭的能力对比分析以及运行核电站的经验反馈，“外进内出”型过滤装置在抗冲击负荷能力方面明显优于“内进外出”型过滤装置，且电厂操纵人员的响应时间也比“内进外出”型过滤装置的更长。

目前，相关的“外进内出”型过滤装置采用“双A”结构，“双A”结构较为复杂，另外“双A”型过滤装置为保证每一块网片都能被冲洗到，反冲洗水管必须分成三段，中间段水管需从主轴通过，主轴需采用空心主轴，国内成熟的主轴制造工艺为实心主轴，空心主轴存在制造加工困难、成本高的风险

此外，过滤装置内部用于检修反冲洗水管的检修平台生根于主轴，无其他额外支撑，检修平台的抗震性能不好。

有鉴于此，有必要提供一种新型的核电站用海水过滤装置，以克服相关技术存在的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于：克服相关技术存在的缺陷，提供一种新型的核电站用海水过滤装置。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站用海水过滤装置，其包括：

主轴系统，包括安装于两个轴承座上的主轴主体、位于主轴主体一端的固定端，以及与固定端相对的滑动端，固定端与滑动端内侧分别设有轮毂，轮毂上设有键槽；

骨架系统，包括骨架结构和网框，骨架结构包括多个安装在轮毂上的“梯形”骨架单元，每个“梯形”骨架单元设有一根横梁、两根轮缘角钢、一根支撑圈梁、两根辐条和辐条支撑，两根辐条形成“梯形”结构，“梯形”结构顶部支撑在横梁上且底部安装于轮毂上，两根轮缘角钢和中间的支撑圈梁连成3个圆周，形成稳定的框架结构；

驱动系统，驱动海水过滤装置在低速、中速及高速下转动。

作为本发明核电站用海水过滤装置的一种改进，主轴轴承座设置于垫板上，轴承座与垫板之间设置有限位导向块，主轴主体上方设有限位拉杆与保护拉杆，当海水过滤装置受到较大浮力作用时保护拉杆断开，轴承座与垫板分离，海水过滤装置沿着限位导向块上浮，上浮到一定安全位置后海水过滤装置被限位拉杆限制在安全位置处。

作为本发明核电站用海水过滤装置的一种改进，“梯形”骨架单元中，横梁为工字钢，辐条为H型钢，辐条支撑为圆管。

作为本发明核电站用海水过滤装置的一种改进，网框设有两根横梁，在两根横梁之间中部焊接有横梁连接块，网框两端焊接有横梁连接槽钢，网片通过网板压接在横梁上，每个网框上装有两块网片，网框可整体更换。

作为本发明核电站用海水过滤装置的一种改进，网框包括母网框与公网框，母网框与公网框通过横梁连接块交错安装在骨架结构上，并且母网框与公网框之间通过螺栓连接搭接在一起，形成紧密配合。

作为本发明核电站用海水过滤装置的一种改进，驱动系统包括一个卧式减速器、两个低速电机、一个中/高速电机、联轴器、支撑、驱动轴和小齿轮，骨架系统上设有驱动齿圈，驱动系统的小齿轮与驱动齿圈啮合且位于海水过滤装置内侧。

作为本发明核电站用海水过滤装置的一种改进，海水过滤装置还设有密封系统，密封系统设置于海水过滤装置和海水过滤装置两侧的水室墙体之间，密封系统包括基础密封板、密封接触板、密封压板、密封支撑板和密封板，密封支撑板通过螺栓连接固定在骨架系统的轮缘角钢上。

作为本发明核电站用海水过滤装置的一种改进，海水过滤装置还包括轴承润滑系统，主轴主体两端各有一套轴承润滑系统，每套轴承润滑系统包括油箱及连接油箱与轴承的润滑管线。

作为本发明核电站用海水过滤装置的一种改进，海水过滤装置还包括反冲洗水系统，反冲洗管线布置在海水过滤装置内侧，包括布置在辐条两侧的两段反冲洗管线及布置在海水过滤装置外侧的排污槽。

作为本发明核电站用海水过滤装置的一种改进，水流从海水过滤装置圆周面外侧流入，经过滤后从海水过滤装置内侧流出，垃圾被拦截在了海水过滤装置外侧，海水过滤装置外侧水位比内侧水位高。

与现有技术相比，本发明核电站用海水过滤装置具有以下优点：

1)进水方式为“外进内出”形式，海生物等垃圾被拦截在了过滤装置外侧，提高了抗冲击负荷能力；

2)“梯形”骨架单元+模块化网框(母网框与公网框)形成骨架系统，骨架系统中的两圈轮缘角钢及中间的圈梁构成3个整圈，保证了结构的稳定性与可靠性。此外，母网框与公网框的模块化设计可确保网片更换的便利性与互换性。

3)相对于“双A型”骨架结构，“梯形”型骨架结构可节省一半的辐条用量，且反冲洗水管只需设置两段，因此简化了结构，主轴采用成熟的实心轴锻造工艺，具有一定的经济性。

4)在主轴上设置有新型保护装置，确保海水过滤装置前后压差突然增大时海水过滤装置不会被损坏，保证了海水过滤装置的安全可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站用海水过滤装置及其有益效果进行详细说明。

图1为本发明核电站用海水过滤装置的结构示意图。

图2为本发明核电站用海水过滤装置另一个方向的结构示意图。

图3为本发明核电站用海水过滤装置中密封系统的结构示意图。

图4为本发明核电站用海水过滤装置中驱动系统的结构示意图。

图5为本发明核电站用海水过滤装置中主轴系统的结构示意图。

图6A和6B为本发明核电站用海水过滤装置中润滑系统的结构示意图。

图7和图8为本发明核电站用海水过滤装置中反冲洗水系统的结构示意图。

图9为本发明核电站用海水过滤装置中骨架系统的结构示意图。

图10为本发明核电站用海水过滤装置中“梯形”骨架单元的结构示意图。

图11和12为本发明核电站用海水过滤装置中网片框架的结构示意图。

图13为本发明核电站用海水过滤装置中网板框与网板框的连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例只是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参照图1至图13所示，本发明提供了一种核电站用海水过滤装置，其包括：

主轴系统10，包括安装于两个轴承座110上的主轴主体100、位于主轴主体100一端的固定端102，以及与固定端102相对的滑动端104，固定端102与滑动端104内侧分别设有轮毂106，轮毂106上设有键槽；

骨架系统20，包括骨架结构200和网框220，骨架结构200包括多个安装在轮毂106上的“梯形”骨架单元，每个骨架单元设有一根横梁202、两根轮缘角钢204、一根支撑圈梁206(支撑圈梁206采用钢板焊接组成，在支撑圈梁206上安装有大齿圈)、两根辐条208和辐条支撑210，两根辐条208形成“梯形”结构，“梯形”结构顶部支撑在横梁202上且底部安装于轮毂106上，两根轮缘角钢204和中间的支撑圈梁206连成3个圆周，形成稳定的框架结构；以及

驱动系统30，驱动海水过滤装置在低速、中速及高速下转动。

请参照图3所示，轴承座110设置于垫板(未标示)上，轴承座110与垫板之间设置有限位导向块112，主轴主体100上方设有限位拉杆108与保护拉杆(未标示)，当海水过滤装置受到较大浮力作用时保护拉杆断开，轴承座110与垫板分离，海水过滤装置沿着限位导向块112上浮，上浮到一定安全位置后海水过滤装置被限位拉杆108限制在安全位置处。

请参照图9和10所示，根据本发明核电站用海水过滤装置的一个实施方式，骨架系统中，横梁202为工字钢，辐条208为H型钢，辐条支撑210为圆管。

请参照图11至13所示，根据本发明核电站用海水过滤装置的一个实施方式，网框220设有两根横梁222，在两根横梁222之间中部焊接有横梁连接块224、网框两端焊接有横梁连接槽钢226，网片228通过网板230压接在横梁222上，每个网框220上装有两块网片228，网框220可整体更换。

根据本发明核电站用海水过滤装置的一个优选实施方式，网框220包括母网框232与公网框234，母网框232与公网框234通过中间的横梁连接块224交错安装在骨架系统上，并且母网框232与公网框234之间通过螺栓连接(未标示)搭接在一起，形成紧密配合，请参照图13所示。

请参照图4所示，驱动系统30包括一个卧式减速器300、两个低速电机302、一个中/高速电机304、联轴器306、支撑308、驱动轴310和小齿轮312，骨架系统20上设置有驱动齿圈，驱动系统30的小齿轮312与驱动齿圈啮合且位于海水过滤装置内侧。驱动系统30的功能是为海水过滤装置的旋转提供驱动力，使海水过滤装置在不同的工况下按照低速、中速和高速旋转。

请参照图5所示，根据本发明核电站用海水过滤装置的一个优选实施方式，为了确保旋转过程中污物不会进入海水过滤装置内部(垃圾位于海水过滤装置外侧)，在海水过滤装置与水室墙体之间(整个圆周360度方向)设置有密封系统40，密封系统40包括基础密封板400、密封接触板402、密封压板404、密封支撑板406和密封板408，密封支撑板406通过螺栓连接(未图示)固定在轮缘角钢204上。

请参照图6A和6B所示，根据本发明核电站用海水过滤装置的一个优选实施方式，海水过滤装置还包括轴承润滑系统50，主轴主体100两端各有一套轴承润滑系统50，每套轴承润滑系统50包括油箱500和连接油箱500、轴承的润滑管线502。

请参照图7和图8所示，外进内出型海水过滤装置的垃圾在海水过滤装置外侧，根据本发明核电站用海水过滤装置的一个优选实施方式，海水过滤装置还包括反冲洗水系统60，将拦截在网片外的垃圾冲洗到排污槽602中排走。反冲洗水系统60的反冲洗管线600布置在海水过滤装置内侧，包括布置在辐条208两侧的两段反冲洗管线600和布置在海水过滤装置外侧的排污槽602。

根据本发明核电站用海水过滤装置的一个实施方式，水流从海水过滤装置圆周面外侧流入，经过滤后从海水过滤装置内侧流出，垃圾被拦截在了海水过滤装置外侧，海水过滤装置外侧水位比内侧水位高。

请参照图1至图13所示，本发明核电站用海水过滤装置的工作原理如下：

首先，将工字钢横梁202、支撑圈梁206、轮缘角钢204、辐条208及辐条支撑210连接成海水过滤装置“梯形”骨架结构单元，“梯形”骨架结构单元安装在主轴系统10的轮毂106上构成骨架系统20，骨架系统20由主轴系统10进行支撑；

其次，将装有网片228的网框220安装在骨架上，母网框232与公网框234交错安装，网框220与骨架连接由三处构成：网框220中部的横梁222连接块与骨架系统的圈梁206连接，网框220左右两边的横梁202连接槽钢与骨架系统两端的轮缘角钢204连接。此外，公网框234与母网框232之间也通过螺栓连接在一起，从而确保网框220与骨架连城一个整体，网框220构成一个个小模块，当受到水的压力作用时网框220整体发生弯曲，但又通过轮缘角钢204的作用将作用力传递至相邻的网框220，因此所有网框220及骨架形成一个结构稳定的圆筒形结构。海水过滤装置结构某个网片228损坏需要更换时，只需拆下对应的网框220更换网片228即可。

水流从海水过滤装置外侧进入过滤装置，再从海水过滤装置内侧流出，垃圾被拦截在了海水过滤装置外侧，在每个网框上安装有捞污斗以捞取水中的垃圾，大齿圈安装在了海水过滤装置中部的圈梁处，小齿轮驱动大齿圈带动海水过滤装置旋转将捞污斗捞取的垃圾及网面上的垃圾带到排污槽处，再由反冲洗水管将垃圾冲洗到排污槽中排走。

在正常运行工况下，海水过滤装置处于自动运行状态(低速：2.5m/min)，海水过滤装置外污物增多，海水过滤装置前后水位差增大时，当3组水位差计中任意一组探测到的水位差大于0.1m水柱时，过滤装置切换到中速运行(中速：10m/min)并持续运行，一旦三组水位差计探测到的水位差都低于0.1m水柱时，过滤装置切回到低速运行状态(或，在手动控制模式下切换到中速运行状态)。如果水位差继续增大，使三组水位差计中的任意二套水位差计检测到的水位差达到0.2m水柱时，过滤装置切换到高速运行状态(高速：20m/min)。如果水位差继续增大，当三套水位差计中的任意二套水位差计检测到的过网水位差达到0.3m水柱时，向中央控制室输出第一次远程报警信号。当三套水位差计中的任意二套水位差计检测到的过网水位差继续增大，并达到0.5m水柱时，向中央控制室输出第二次远程报警信号，同时与该过滤装置相对应的CRF循环水泵停机。

与现有技术相比，本发明核电站用海水过滤装置具有以下优点：

1)进水方式为“外进内出”形式，海生物等垃圾被拦截在了过滤装置外侧，提高了抗冲击负荷能力；

2)“梯形”骨架单元+模块化网框(母网框与公网框)构成骨架系统，骨架系统中的两圈轮缘角钢及中间的圈梁形成3个整圈，保证了结构的稳定性与可靠性。此外，母网框与公网框的模块化设计可确保网片更换的便利性与互换性。

3)相对于“双A型”骨架结构，“梯形”型骨架结构可节省一半的辐条用量，且反冲洗水管只需设置两段，因此简化了结构，主轴采用成熟的实心轴锻造工艺，具有一定的经济性。

4)在主轴上设置有新型保护装置，确保海水过滤装置前后压差突然增大时海水过滤装置不会被损坏，保证了海水过滤装置的安全可靠性。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种核电站用海水过滤装置，其特征在于，包括：

主轴系统，包括安装于两个轴承座上的主轴主体、位于主轴主体一端的固定端，以及与固定端相对的滑动端，固定端与滑动端内侧分别设有轮毂，轮毂上设有键槽；

骨架系统，包括骨架结构和网框，骨架结构包括多个安装在轮毂上的“梯形”骨架单元，每个“梯形”骨架单元设有一根横梁、两根轮缘角钢、一根支撑圈梁、两根辐条和辐条支撑，两根辐条形成“梯形”结构，“梯形”结构顶部支撑在横梁上且底部安装于轮毂上，两根轮缘角钢和中间的支撑圈梁连成3个圆周，形成稳定的框架结构；

驱动系统，驱动海水过滤装置在低速、中速及高速下转动；

其中，水流从海水过滤装置圆周面外侧流入，经过滤后从海水过滤装置内侧流出，垃圾被拦截在了海水过滤装置外侧，海水过滤装置外侧水位比内侧水位高；主轴轴承座设置于垫板上，轴承座与垫板之间设置有限位导向块，主轴主体上方设有限位拉杆与保护拉杆，当海水过滤装置受到较大浮力作用时保护拉杆断开，轴承座与垫板分离，海水过滤装置沿着限位导向块上浮，上浮到一定安全位置后海水过滤装置被限位拉杆限制在安全位置处。

2.根据权利要求1所述的核电站用海水过滤装置，其特征在于，“梯形”骨架单元中，横梁为工字钢，辐条为H型钢，辐条支撑为圆管。

3.根据权利要求1所述的核电站用海水过滤装置，其特征在于，网框设有两根横梁，在两根横梁之间中部焊接有横梁连接块，网框两端焊接有横梁连接槽钢，网片通过网板压接在横梁上，每个网框上装有两块网片，网框可整体更换。

4.根据权利要求3所述的核电站用海水过滤装置，其特征在于，网框包括母网框与公网框，母网框与公网框通过横梁连接块交错安装在骨架结构上，并且母网框与公网框之间通过螺栓连接搭接在一起，形成紧密配合。

5.根据权利要求1所述的核电站用海水过滤装置，其特征在于，驱动系统包括一个卧式减速器、两个低速电机、一个中/高速电机、联轴器、支撑、驱动轴和小齿轮，骨架系统上设有驱动齿圈，驱动系统的小齿轮与驱动齿圈啮合且位于海水过滤装置内侧。

6.根据权利要求1所述的核电站用海水过滤装置，其特征在于，还设有密封系统，密封系统设置于海水过滤装置和海水过滤装置两侧的水室墙体之间，密封系统包括基础密封板、密封接触板、密封压板、密封支撑板和密封板，密封支撑板通过螺栓连接固定在骨架系统的轮缘角钢上。

7.根据权利要求1所述的核电站用海水过滤装置，其特征在于，还包括轴承润滑系统，主轴主体两端各有一套轴承润滑系统，每套轴承润滑系统包括油箱及连接油箱与轴承的润滑管线。

8.根据权利要求1所述的核电站用海水过滤装置，其特征在于，还包括反冲洗水系统，反冲洗管线布置在海水过滤装置内侧，包括布置在辐条两侧的两段反冲洗管线及布置在海水过滤装置外侧的排污槽。

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