一种主循环钠泵静压轴承试验装置.pdf

本发明公开了一种主循环钠泵静压轴承试验装置；包括水池、试验泵、出口管路和泄漏管路；试验泵，包括泵轴和叶轮，泵轴竖直向下伸入水池的水面，叶轮套接在泵轴的底端；叶轮的底端连接渐缩管，叶轮的径向外侧套接导叶套，导叶套的底端连接出口管路；静压轴承与泵轴套接，静压轴承的底面与导叶套的顶面固定，形成静压腔；与静压腔对应的位置设有背压测量装置；静压轴承与泵轴之间还设有下轴套，静压轴承与下轴套之间形成节流缝隙与轴偏移腔；与节流缝隙对应的位置设有压力降测量装置，与轴偏移腔对应的位置设有轴位移探头；静压轴承的顶面固定有支架和轴承支架，支架、轴承支架、静压轴承和泵轴之间形成一个顶部封闭的泄漏腔，泄漏腔通过静压轴承上的泄漏孔连接泄漏管路。

权利要求书
1.  一种主循环钠泵静压轴承试验装置；
所述静压轴承包括：轴承体，以及对应位于所述轴承体上下两端的上轴承法兰和下轴承法兰，所述上轴承法兰上设有一个泄漏孔，所述下轴承法兰上设有径向背压通孔，所述轴承体的内圆周壁，从上至下依次设有轴偏移环形槽和节流槽，所述轴承体上还设有与所述轴偏移环形槽连通的第一径向通孔和第二径向通孔，所述第一径向通孔高于所述第二径向通孔，所述轴承体的外圆周壁上设有压力降螺旋槽；
该主循环钠泵静压轴承试验装置，包括水池、试验泵、出口管路和泄漏管路；其特征在于：
所述试验泵，包括泵轴和叶轮，所述泵轴竖直向下伸入所述水池的水面，所述叶轮套接在所述泵轴的底端；所述叶轮的底端连接渐缩管，所述叶轮的径向外侧套接导叶套，所述导叶套的底端连接出口管路；
所述静压轴承与所述泵轴套接，所述静压轴承的底面与所述导叶套的顶面固定，使所述叶轮与所述静压轴承之间形成静压腔；所述径向背压通孔内设有用于测量所述静压腔内背压的背压测量装置；
所述静压轴承与所述泵轴之间还设有下轴套，所述静压轴承的节流槽与所述下轴套之间形成节流缝隙，所述静压轴承的轴向偏移槽与所述下轴套之间形成轴偏移腔；
所述静压轴承的压力降螺旋槽内设有用来测量所述节流缝隙内压力降的压力降测量装置，所述静压轴承的第一径向通孔和第二径向通孔内设有轴位移探头；
所述静压轴承的顶面固定有一个与所述泵轴套接支架，将所述试验泵在竖直方向上固定，所述支架上还固定一个与所述泵轴套接的轴承支架，所述支架、所述轴承支架、所述静压轴承和所述泵轴之间形成一个顶部封闭的泄漏腔，所述泄漏腔内水面的高度高于所述水池水面的高度；所述泄漏腔通过所述静压轴承上的泄漏孔连接所述泄漏管路；
所述轴承支架上固定有一个与所述泵轴套接的上轴承，所述上轴承的上方设有一个电机架，所述电机架上设有电机，所述电机与所述泵轴的顶端之间通过联轴器连接；
所述出口管路竖直向上伸出所述水池的水面后转为水平，并由位于所述水池的平台上的水平管支架支撑；
所述泄漏管路竖直向上伸出所述水池的水面后水平浮于所述水池的水面之上。

2.  根据权利要求1所述的一种主循环钠泵静压轴承试验装置；其特征在于：所述静压腔内设有位于所述叶轮顶面上的，并与所述静压轴承的底面分离的偏心块。

3.  根据权利要求1所述的一种主循环钠泵静压轴承试验装置；其特征在于：所述下轴套的上方设有与所述泵轴套接的上轴套，所述上轴套的顶面与所述水池的水面等高，所述上轴套的底部在所述水池的水面以下与所述下轴套连接；所述上轴套的径向外侧套接有稳流罩，所述稳流罩的底面与所述静压轴承的顶面固定。

4.  根据权利要求1所述的一种主循环钠泵静压轴承试验装置；其特征在于：所述支架包括与所述泵轴套接的用于将所述支架与所述静压轴承顶面固定的下支撑环、位于所述下支撑环顶面径向外侧的下支撑板，位于所述下支撑板顶面径向外侧的上支撑环，以及位于所述上支撑环顶面径向外侧的，用于将该试验泵在竖直方向上固定的上支撑板；
所述轴承支架分为支架底板以及位于所述支架底板顶面外圆周上的支架本体，所述支架底板的顶面上设有一块封板，将所述泄漏腔的顶部封闭。

5.  根据权利要求4所述的一种主循环钠泵静压轴承试验装置；其特征在于：所述上轴承的外圆周上设有一个轴承支座，所述上轴承通过所述轴承支座固定在支架泵体的顶面上，所述电机架固定在所述轴承支座的顶面上。

6.  根据权利要求1所述的一种主循环钠泵静压轴承试验装置；其特征在于：所述出口管路包括通过抱箍依次连接的导叶套接管、水下水平管， 水下弯管、竖直管、水上弯管和水上水平管，所述导叶套接管连接所述导叶套，所述水上水平管与所述水池的平台之间设有水平管支架，所述水上水平管的末端设有出口阀门，所述水上水平管内设有涡轮流量计以及压力传感器。

7.  根据权利要求6所述的一种主循环钠泵静压轴承试验装置；其特征在于：所述出口管路还包括将用于将所述导叶套接管、所述水下水平管、所述水下弯管和所述竖直管支撑固定的水下支架，所述水下支架由槽钢制成。

8.  根据权利要求1所述的一种主循环钠泵静压轴承试验装置；其特征在于：所述泄漏管路包括与所述静压轴承的泄漏孔连接的泄漏孔接管、水平浮于所述水池的水面上的泄漏管，以及在所述水池的水面以下连接所述泄漏孔接管，在所述水池的水面以上连接所述泄漏管的转接管，所述泄漏管内设有泄漏流量计。

9.  根据权利要求1所述的一种主循环钠泵静压轴承试验装置，其特征在于：所述背压测量装置包括位于所述径向背压通孔内设有背压测量仪，连接所述背压测量仪的背压测量管，以及在位于所述背压测量管伸出所述水池的水面一端的背压测量球阀；所述压力降测量装置包括在所述静压轴承的压力降螺旋槽的径向两侧分别设置的，与所述节流槽等高的压力接口，两个所述压力接口分别连接一根压力降测量管，两根所述压力测量管伸出水面的一端均设有压力降测量球阀。

说明书一种主循环钠泵静压轴承试验装置
技术领域
本发明涉及核电装备领域的一种主循环钠泵静压轴承试验装置。
背景技术
主循环钠泵是行波堆的关键核心设备之一,而静压轴承又是主循环钠泵的关键部件组成部分，该静压轴承关系到主循钠泵运行的可靠性。目前我国的主循环钠泵静压轴承全部靠国外进口，为了加强我国核电国产化的发展，节省国家外汇的资源，对主循环钠泵静压轴承进行国产化是必然趋势。
因此通过试验研究静压轴承的性能非常必要。主循环钠泵静压轴承试验装置用于研究静压轴承的静压腔内的背压变化、节流缝隙内压力降及静压轴承的承载力与偏心率的关系。
国内尚未有主循环钠泵静压轴承试验装置的报道。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种主循环钠泵静压轴承试验装置，其能同时测量静压轴承的静压腔内的背压变化、节流缝隙内压力降及静压轴承的承载力与偏心率的关系。
实现上述目的的一种技术方案是：一种主循环钠泵静压轴承试验装置；
所述静压轴承包括：轴承体，以及对应位于所述轴承体上下两端的上轴承法兰和下轴承法兰，所述上轴承法兰上设有一个泄漏孔，所述下轴承法兰上设有径向背压通孔，所述轴承体的内圆周壁，从上至下依次设有轴偏移环形槽和节流槽，所述轴承体上还设有与所述轴偏移环形槽连通的第 一径向通孔和第二径向通孔，所述第一径向通孔高于所述第二径向通孔，所述轴承体的外圆周壁上设有压力降螺旋槽；
该主循环钠泵静压轴承试验装置，包括水池、试验泵、出口管路和泄漏管路；
所述试验泵，包括泵轴和叶轮，所述泵轴竖直向下伸入所述水池的水面，所述叶轮套接在所述泵轴的底端；所述叶轮的底端连接渐缩管，所述叶轮的径向外侧套接导叶套，所述导叶套的底端连接出口管路；
所述静压轴承与所述泵轴套接，所述静压轴承的底面与所述导叶套的顶面固定，使所述叶轮与所述静压轴承之间形成静压腔；所述径向背压通孔内设有用于测量所述静压腔内背压的背压测量装置；
所述静压轴承与所述泵轴之间还设有下轴套，所述静压轴承的节流槽与所述下轴套之间形成节流缝隙，所述静压轴承的轴向偏移槽与所述下轴套之间形成轴偏移腔；
所述静压轴承的压力降螺旋槽内设有用来测量所述节流缝隙内压力降的压力降测量装置，所述静压轴承的第一径向通孔和第二径向通孔内设有轴位移探头；
所述静压轴承的顶面固定有一个与所述泵轴套接支架，将所述试验泵在竖直方向上固定，所述支架上还固定一个与所述泵轴套接的轴承支架，所述支架、所述轴承支架、所述静压轴承和所述泵轴之间形成一个顶部封闭的泄漏腔，所述泄漏腔内水面的高度高于所述水池水面的高度；所述泄漏腔通过所述静压轴承上的泄漏孔连接所述泄漏管路；
所述轴承支架上固定有一个与所述泵轴套接的上轴承，所述上轴承的上方设有一个电机架，所述电机架上设有电机，所述电机与所述泵轴的顶端之间通过联轴器连接；
所述出口管路竖直向上伸出所述水池的水面后转为水平，并由位于所述水池的平台上的水平管支架支撑；
所述泄漏管路竖直向上伸出所述水池的水面后水平浮于所述水池的水面之上。
进一步的，所述静压腔内设有位于所述叶轮顶面上的，并与所述静压 轴承的底面分离的偏心块。
进一步的，所述下轴套的上方设有与所述泵轴套接的上轴套，所述上轴套的顶面与所述水池的水面等高，所述上轴套的底部在所述水池的水面以下与所述下轴套连接；所述上轴套的径向外侧套接有稳流罩，所述稳流罩的底面与所述静压轴承的顶面固定。
进一步的，所述支架包括与所述泵轴套接的用于将所述支架与所述静压轴承顶面固定的下支撑环、位于所述下支撑环顶面径向外侧的下支撑板，位于所述下支撑板顶面径向外侧的上支撑环，以及位于所述上支撑环顶面径向外侧的，用于将该试验泵在竖直方向上固定的上支撑板；
所述轴承支架分为支架底板以及位于所述支架底板顶面外圆周上的支架本体，所述支架底板的顶面上设有一块封板，将所述泄漏腔的顶部封闭。
再进一步的，所述上轴承的外圆周上设有一个轴承支座，所述上轴承通过所述轴承支座固定在支架泵体的顶面上，所述电机架固定在所述轴承支座的顶面上。
进一步的，所述出口管路包括通过抱箍依次连接的导叶套接管、水下水平管，水下弯管、竖直管、水上弯管和水上水平管，所述导叶套接管连接所述导叶套，所述水上水平管与所述水池的平台之间设有水平管支架，所述水上水平管的末端设有出口阀门，所述水上水平管内设有涡轮流量计以及压力传感器。
再进一步的，所述出口管路还包括将用于将所述导叶套接管、所述水下水平管、所述水下弯管和所述竖直管支撑固定的水下支架，所述水下支架由槽钢制成。
进一步的，所述泄漏管路包括与所述静压轴承的泄漏孔连接的泄漏孔接管、水平浮于所述水池的水面上的泄漏管，以及在所述水池的水面以下连接所述泄漏孔接管，在所述水池的水面以上连接所述泄漏管的转接管，所述泄漏管内设有泄漏流量计。
进一步的，所述背压测量装置包括位于所述径向背压通孔内设有背压测量仪，连接所述背压测量仪的背压测量管，以及在位于所述背压测量管 伸出所述水池的水面一端的背压测量球阀；所述压力降测量装置包括在所述静压轴承的压力降螺旋槽的径向两侧分别设置的，与所述节流槽等高的压力接口，两个所述压力接口分别连接一根压力降测量管，两根所述压力测量管伸出水面的一端均设有压力降测量球阀。
采用了本发明的一种主循环钠泵静压轴承试验装置的技术方案；包括水池、试验泵、静压轴承、出口管路和泄漏管路；所述试验泵，包括泵轴和叶轮，所述泵轴竖直向下伸入所述水池的水面，所述叶轮套接在所述泵轴的底端；所述叶轮的底端连接渐缩管，所述叶轮的径向外侧套接导叶套，所述导叶套的底端连接所述出口管路；所述静压轴承与所述泵轴套接，所述静压轴承的底面与所述导叶套的顶面固定，形成静压腔；与所述静压腔对应的位置设有背压测量装置；所述静压轴承与所述泵轴之间还设有下轴套，所述静压轴承与所述下轴套之间形成节流缝隙与轴偏移腔；与所述节流缝隙对应的位置设有压力降测量装置，与所述轴偏移腔对应的位置设有轴位移探头；所述静压轴承的顶面固定有支架和轴承支架，所述支架、所述轴承支架、所述静压轴承和所述泵轴之间形成一个顶部封闭的泄漏腔，所述泄漏腔通过静压轴承上的泄漏孔连接泄漏管路，所述泄漏腔内水面的高度高于所述水池的水面的高度。其技术效果是：其能同时测量静压轴承的静压腔内的背压变化、节流缝隙内压力降及静压轴承的承载力与偏心率的关系。
附图说明
图1为主循环钠泵中的静压轴承的结构示意图。
图2为本发明的一种主循环钠泵静压轴承试验装置中试验泵的结构示意图。
图3为本发明的一种主循环钠泵静压轴承试验装置的结构示意图。
图4为本发明的一种主循环钠泵静压轴承试验装置的俯视图。
具体实施方式
请参阅图1至图4，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方 案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
主循环钠泵中的静压轴承1包括轴承体11，以及对应位于轴承体11上下两端的上轴承法兰12和下轴承法兰13。其中上轴承法兰12上设有围绕上轴承法兰12圆周设置的上螺栓通孔121，以及一个泄漏孔122。泄漏孔122位于上螺栓通孔121的径向内侧。下轴承法兰13上设有围绕下轴承法兰13圆周设置的下螺栓通孔131。轴承体11的内圆周壁，从上至下依次设有轴偏移环形槽14和节流槽15。轴承体11上还设有与轴偏移环形槽14连通的第一径向通孔16和第二径向通孔17。第一径向通孔16的位置高于第二径向通孔17。第一径向通孔16和第二径向通孔17对应位于轴承体11的径向两侧。在轴承体11的外圆周壁上设有压力降螺旋槽18。下轴承法兰13上还设有径向背压通孔19。
本发明的一种主循环钠泵试验装置包括试验泵2、出口管路3、泄漏管路4和水池9。
试验泵2包括泵轴21和叶轮22，泵轴21从上至下，竖直伸入水池9中，叶轮22套接在泵轴21的底端。位于叶轮22底部径向中心的进水口连接渐缩管23，渐缩管23用于将水池9中的水导入试验泵2。叶轮22的径向外侧套接导叶套24，导叶套24的底部连接出口管路3。从叶轮22径向外侧的出水口流出的水通过导叶套24流入出口管路3，排出试验泵2。
静压轴承1在叶轮22的上方与泵轴21套接。静压轴承1与泵轴21之间设有下轴套211。静压轴承1的底面通过位于静压轴承1的下轴承法兰13上的下螺栓通孔131，以及螺栓和螺母，与导叶套24固定。下轴套211与静压轴承1的节流槽15圆周接触，以减少从静压轴承1与下轴套211之间的节流缝隙62中泄漏的泄漏介质，即水的量。叶轮22的顶面和静压轴承1的底面之间形成静压腔61，静压腔61内设有位于叶轮22的顶面上的若干偏心块221。偏心块221的位置可调。偏心块221的顶面与静压轴承1底面分离。下轴承法兰13上的径向背压通孔19与静压腔61贯通。
偏心块221用于检测静压轴承1的承载能力。
径向背压通孔19内设有一个背压测量仪71，背压测量仪71连接背压 测量管72，背压测量管72伸出水池9的水面，背压测量管72伸出水池9的水面的一端设有背压测量球阀73，背压测量仪71、背压测量管72和背压测量球阀组成背压测量装置。用于测量静压腔61内的背压。
静压轴承1的节流槽15与下轴套211之间形成环形的节流缝隙62。静压轴承1的压力降螺旋槽18的径向两侧各设有一个与节流槽15等高的压力接口74，压力接口74连接压力降测量管75，压力测量管75伸出水面，压力测量管75伸出水面的一端设有压力降测量球阀76，用于测量节流缝隙62内的压力降。压力接口74、压力降测量管75和压力降测量球阀76组成压力降测量装置。
下轴套211与静压轴承1的轴偏移环形槽14之间形成轴偏移腔63，静压轴承1的第一径向通孔16和第二径向通孔17与轴偏移腔63连通。第一径向通孔16和第二径向通孔17内设有轴位移探头77，用于测量轴偏移腔63内泵轴21的偏心位移。
通过在叶轮22上安装不同质量的偏心块221可用来改变泵轴21的不平衡量，分别测量不同载荷条件下泵轴21旋转中心的偏移量，换算成偏心率。
下轴套211的上方设有与泵轴21套接的上轴套212。上轴套212分为水平部212a以及围绕水平部212a底面的外圆周设置的圆周部212b。其中水平部212a的底面与水池9的水面等高，圆周部212b的底部在水池9的水面以下与下轴套211的顶部固定。上轴套212与泵轴21径向之间形成一个泵轴腔。
上轴套212的径向外侧套接有稳流罩25。稳流罩25的底面通过螺丝与静压轴承1的顶面固定。稳流罩25的顶面底于水池9的水面。稳流罩25保证了从静压轴承1与上轴套211之间泄漏的泄漏介质流动的稳定性。
静压轴承1的上方设有支架26，支架26上设有下支撑环261、位于下支撑环261顶面径向外侧的下支撑板262，位于下支撑板262顶面径向外侧的上支撑环263，以及位于上支撑环263顶面径向外侧的上支撑板264。
其中下支撑环261的底部通过螺栓和螺母，以及上轴承法兰12的上 螺栓通孔121与静压轴承1的顶面固定。下支撑环261的顶部伸出水池9的水面。上支撑板264与一个支撑平台固定，从而将试验泵2在竖直方向上的位置固定。
下支撑板262的顶面固定有一个与支架26同轴的，与泵轴21套接的轴承支架27，轴承支架27分为支架底板271以及位于支架底板271顶面外圆周上的支架本体272。支架底板271的顶面上设有一块封板273，使轴承支架27、支架26，静压轴承1、稳流罩25、上轴套212和泵轴21之间形成一个顶部封闭的泄漏腔64，泄漏腔64内水面的高度高于水池9水面，即泄漏腔64内水面的高度高于泄漏腔64外的水面的高度。
泄漏腔64通过静压轴承1的上轴承法兰12的泄漏孔122连接泄漏管路4。泄漏腔64内的水会随泵轴21转动而产生搅动，泄漏腔64内水面的高度高于泄漏腔64外的水面的高度，泄漏腔64内的压力升高，泄漏腔63内的水从泄漏管路4流出。
轴承支架27的支架本体272的顶面上固定有一个与泵轴21套接的上轴承28，上轴承28的外圆周上设有一个环形的轴承支座281，上轴承28通过轴承支座281固定在轴承支架27的支架本体272的顶面上。本实施例中上轴承28采用的SKF——7340BCBM轴承。轴承支座281的顶面上固定电机架29，电机架29的顶面上固定电机20，电机20上设有驱动轴。电机20的驱动轴与泵轴21之间通过联轴器213连接。
泵轴21在电机20的驱动下自转，从而完成对于静压轴承1的试验。
本发明的一种主循环钠泵静压轴承试验装置用背压测量仪71、背压测量管72和背压测量球阀73测量静压腔61内的压力，用压力接口74、压力降测量管75和压力降测量球阀76测量节流缝隙62内的压力降，用轴位移探头77，测量静压轴承1的承载力与泵轴1偏心率的关系，以及对静压轴承1润滑介质量的检测。
出口管路3包括依次连接的导叶套接管31、水下水平管32，水下弯管33、竖直管34、水上弯管35和水上水平管36。导叶套接管31连接导叶套24，导叶套接管31和水下水平管32之间，水下水平管32和水下弯管33之间、水下弯管33和竖直管34之间、竖直管34和水上弯管35之 间，以及水上弯管35和水上水平管36之间均通过抱箍连接。其中导叶套接管31、水下水平管32，水下弯管33均位于水池9的水面以下，竖直管34,竖直向上伸出水池9的水面。水上弯管35和水上水平管36位于水池9的水面以上，水上水平管36的外圆周壁上也设有抱箍。水上水平管36与水池9的平台91之间设有水平管支架361。水上水平管36的末端设有出口阀门364。水上水平管36内设有涡轮流量计362，用于测量静压轴承1的润滑介质，即水的流量。水上水平管36与水上弯管35连接处设有压力传感器363，用于测量出口管路3内的压力。水平管支架361的作用在于保证出口管路3内压力和流量测量过程中减少不必要的振动。
出口管路3还包括将导叶套接管31、水下水平管32，水下弯管33和竖直管34支撑固定的水下支架39。水下支架39由槽钢制成。水下支架39的作用在于保证出口管路3内压力和流量测量过程中减少不必要的振动。
出口管路3在通过试验泵2同时测量静压轴承1的静压腔61内的背压变化、节流缝隙62内压力降及静压轴承的承载力与偏心率的关系时，使对主循环钠泵静压轴承试验泵的出口流量和出口压力进行准确安全地检测成为了可能，提高了试验的安全性。
泄漏管路4包括与静压轴承1的泄漏孔122连接的泄漏孔接管41、水平浮于水池9的水面上的泄漏管42，以及转接管43，转接管43的水下端在水池9的水面以下连接泄漏孔接管41，转接管43的水上端在水池9的水面以上连接泄漏管42。泄漏孔接管41和转接管43之间，以及转接管43与泄漏管42之间均通过法兰连接。泄漏管42内设有泄漏流量计44，用于测量从静压轴承1与下轴套211之间的节流缝隙62中泄漏的泄漏介质的泄漏量，因为流入泄漏腔64和流入泄漏腔64的水的量必须保持平衡。泄漏管42水平浮于水池9的水面上保证了泄漏介质泄漏量测量的准确性。
同时本发明一种主循环钠泵静压轴承试验装置还配备有隔离变压器(图中未显示)，用于控制电机20。
本发明一种主循环钠泵静压轴承试验装置，能够针对静压轴承1的静压腔61内的背压进行实时监测，对静压轴承1的承载力与偏心率进行检 测，对静压轴承1与下轴套211之间的节流缝隙62的压力降，以及润滑介质的泄漏量进行检测，并保证检测过程中润滑介质的泄漏量的稳定性；对泵轴21的轴偏心位移进行检测。出口管路3上的抱箍，以及水下支架39降低了本发明一种主循环钠泵静压轴承试验装置的振动频率，保证测量结果的准确性。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。