AP1000屏蔽電機(jī)主泵屏蔽套力學(xué)分析.pdf

1、屏蔽套作為屏蔽電機(jī)主泵中的關(guān)鍵部件，其完整性對(duì)一回路的安全運(yùn)行有著重要的影響。屏蔽套安裝在主泵電機(jī)內(nèi)，受到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)、冷卻劑流場(chǎng)等因素的綜合作用，載荷條件復(fù)雜。由于屏蔽電機(jī)泵的特殊應(yīng)用范圍，國外對(duì)屏蔽電機(jī)泵的研究成果極少公開。本文的研究目的是通過分別分析對(duì)屏蔽套疲勞壽命產(chǎn)生重要影響的因素，得到各個(gè)因素的作用形式和規(guī)律，以及對(duì)屏蔽套的力學(xué)影響。
　　本文研究的主要內(nèi)容如下：
　　調(diào)研國內(nèi)外關(guān)于屏蔽電機(jī)泵在設(shè)計(jì)、制造、安裝方面的安

2、全性與可靠性研究進(jìn)展，國內(nèi)外關(guān)于電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)、薄壁殼體力學(xué)特性的理論計(jì)算方法。
　　依據(jù)屏蔽電機(jī)主泵已有數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)，根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)原理經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)電機(jī)內(nèi)部定子及轉(zhuǎn)子的槽形、尺寸、繞組下線規(guī)律等細(xì)節(jié)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，從分析結(jié)果可知該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到了屏蔽電機(jī)主泵的功率及性能要求。
　　通過對(duì)屏蔽電機(jī)主泵的電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)二維諧波分析，得到電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)分布規(guī)律。屏蔽套中磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流密度、電磁力沿屏蔽套圓周位置皆呈周期分布。屏蔽套內(nèi)作用的電磁

3、力以切向力為主，且定子屏蔽套中的電流密度和電磁力皆比轉(zhuǎn)子屏蔽套中相應(yīng)物理量高約35倍，與理論值相符。
　　通過對(duì)屏蔽電機(jī)主泵的電機(jī)端部磁場(chǎng)三維諧波分析，得到電機(jī)端部磁場(chǎng)的分布規(guī)律，屏蔽套中磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流密度、電磁力沿電機(jī)軸向的分布規(guī)律。定子屏蔽套中作用的電磁力從靠近鐵心區(qū)域邊緣開始減小，離開鐵心區(qū)域后減小速率增大，約為3×108 N/m。
　　在得出屏蔽電機(jī)主泵的電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，分別對(duì)四種不同厚度（0.381m

4、m，0.5mm，0.6mm，0.7mm）的定子屏蔽套中各種電機(jī)損耗及電流密度、電磁力進(jìn)行了計(jì)算，得出電機(jī)內(nèi)定子屏蔽套損耗隨定子屏蔽套厚度的增加速率為約3.12×106 W/m；定子屏蔽套所受電磁力、轉(zhuǎn)子屏蔽套損耗、定子鐵損以及轉(zhuǎn)子鐵損對(duì)定子屏蔽套厚度的變化不敏感；定子屏蔽套中的電流密度峰值隨厚度的增加而減小。
　　對(duì)屏蔽電機(jī)主泵的電機(jī)內(nèi)冷卻流場(chǎng)進(jìn)行三維定常分析，得到電機(jī)內(nèi)部定子屏蔽套和轉(zhuǎn)子屏蔽套壁面上由流場(chǎng)引起的壓力及溫度分布規(guī)律

5、。除入口區(qū)域附近存在較大擾動(dòng)外，沿軸向向出口方向壓力分布呈線性遞減，溫度分布呈線性遞增，屏蔽套上的壁面剪切力分布保持平穩(wěn)。出口溫度約為347K（74℃），符合主泵內(nèi)水潤(rùn)滑軸承正常工作溫度范圍。同時(shí)，屏蔽套間流場(chǎng)受屏蔽套壁面邊界層的影響非常大。
　　基于以上對(duì)屏蔽套完整性影響因素的分析，得到屏蔽套潛在的失效形式。通過對(duì)屏蔽電機(jī)主泵電機(jī)內(nèi)屏蔽套的應(yīng)力分析，并與許用應(yīng)力進(jìn)行對(duì)比校核，得出各載荷在電機(jī)內(nèi)屏蔽套上產(chǎn)生的應(yīng)力低于屏蔽套材料的屈