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压水堆核电站1E级K1类高压三相异步电动机研制

IT圈 admin 29浏览 0评论

2024年6月1日发(作者:汤宛丝)

(

EXPLOSION-PROOF

ELECTRIC

MACHINE

)

2019

54

(

3

208

)

压水堆核电站

1E

K1

类高压三相异步电动机研制

张蛟

,

许红姗

陈琳

(

佳木斯电机股份有限公司

黑龙江佳木斯

154002

)

摘要

IE]

K1

相异

动机的研发背景及基本参数

结构等方面的研究,通过实

提出了其关键技术:抗地震结构

照、耐高温

高压及饱和

验验证

K1

类电动机性能完合符合标准,

通过鉴定投入使用

关键词

核电站;三相异步电动机;高压;

K1

LOCA

DOI

10.3969/J.

ISSN.

1008-7281.2019.03.

06

中图分类号:

TM343

+

2

文献标识码:

A

文章编号

1008

281

(

2019

)

03

019

04

Development

of

Clas

s

1

E

Grade

K

1

High-Voltage

Three-phase

AsyncheonousMotoefoePWR

NuclaePow:eStatnon

Zhang

Jiao

,

Xu

Hongshan

,

and

Chej

Lz

%

Jiamusi

Electric

Machine

Co.

,

Ltd.

,

Jiamusi

154002

,

China

)

Abstract

Thir

paper

briefly

introduces

the

development

background

and

basic

parametere

of

Class

1E

Grade

K1

high-voltaye

three-phaso

asynchronous

motor

for

PWR

nuclear

power

sta

­

tion

,

and

puta

forward

P

s

key

research

1601:01011X0

on

anti-seismic

structure,

radiation

resist

­

ance

,

high

temperature

resistance

,

high

pressure

resistance

and

saturated

steam

insulation

structure.

It

is

veribed

by

expeOment

that

the

peOormance

of

the

Grade

K1

motor

flly

meeta

the

requirementa

of

standard

.

It

is

put

into

usc

based

on

technical

evaluation.

Key

woels

nuclear

power

station

three-phase

asynchronous

motor

High-Voltaye

Class

K1

LOCA

0

引言

核电站余热排出泵用

1E

K1

类高压三相

动机

个发达国

故%

LOCA

工况核反应堆冷却停堆功能

,

以确保

1E

K1

一的

K1

的关键设备之

目前只有少数几

国内空白

动机的制造

为推进

动机在失

故时应

常运行

驱动

因此

不仅

,

湿

使用

一回路工况

抗地

的国产化

,

温度冲击等

响应能源发展战略计划

几家国内大公亘

机组进行攻关

其中我公

动机部分的研制及制造

一回

应堆内

的失

量导

的功

"

1

余热排出系统简介

核反应堆余热排出系统%

RRA

又称为反应

,

2

电机的基本参数

型号:

HY630-4

额定电压

6.6kV

额定频率:

50Hz

额定功率:

355kW

额定转速

1480r/min

最由蒸发器将

量导出

当二回路不

行时

即由

缘等级:

F

级;安装方式:

IMB3

防护等级:

IE555

当打开电动机前部的

该泵不仅完成正常

电动机

余热排出泵是余热排出系统冷却剂循环驱动装

功能,还完成失水事

的防护等级从

IP555

变成

IP22

冷却方式为

IC511

"

19

2019

54

(

3

208

)

(

EXPLOSION-PROOF

ELECTRIC

MACHINE

)

3

关键技术

RCCE

法国标准

和建造

》)

1E]

K1

类电

进行

基本性

整机

辐照老化试验

长期运行

试验

振动老化试验

抗地

>

LOCA

Loss

of

Coot

and

Accident

失水事故

试验

基本性能

中的任何一

失败

必须

重新生产模拟件,并从第一

开始按顺序逐

项进行

全部

通过

通过对

境逐一分析

确定如下关

1

&抗地结

2

照非金属

材料研究

;(

3

结构

;

4

;

5

40

年寿命

绝缘结

6

LOCA

环境

4

技术攻关

通过对

关键

重从

电动机机械结构

电磁结

行攻关

4

-

1

总体结

K1

动机为感应式三相异步电动机

定子

动机

机采用周围布管

结构

定子绕组采用成型

亚胺体系

度指数为

F

转子采用

笼型铜条转子

冲片采用

0.

5mm

厚冷轧硅钢片

轴承结构为滚动轴承

采用

照润滑脂

结构

机曲

结构

了隔爆

了使用可靠的电气

接插件结构

机相同为

IC511

电机结构见图

1

总体结构图

4.2%

1

电动机

动老化

抗地震试验

长期运行试验是

20

K1

类电动机样机整体结构的考验

K3

机的生产

有抗震要求的

电机,需要做

通过

没有问题的

2008

K1

类电动机随某

做了整

机组的

结果机组

某公司的余热

通过了行业鉴定

为了进一步验证机组的安全可

靠性

我们

对整个机组进一步做

算见图

2

4.3%

2

抗震

分析计算

LOCA

K1

机轴承结构的考验

通过与中广核的

得知法国在

1E

K1

类电机研制过程中

由于在失水事故下电

机外部瞬间产生

5.6bar

压力

机内

不平衡

的释

机轴

滑脂吹

从而引发电机机械故障

因此我们在轴承结

和整机

采取如下特殊措施:在

采用

LOCA

事故发生导致电机内外腔压力失衡情

况下润滑脂不流失

结构见图

3

o

3

双曲路结构

们结

RRA

机的国

制造

彷爆临机

(

EXPLOSION-PROOF

ELECTRIC

MACHINE

)

2019

年第

3

54

(

208

)

在电机的

置泄压装置

当机机

,

体通过泄压装置进入电机内腔

达到内

的平衡

见图

4

O

4

泄压装

4.4

磁结

长期运行

加速

化试验和

LOCA

验是对

K1

机磁结构的考验

o

2009

年由机

会组织

召开了我

K1

机定

大纲审查会

,

定长期运行

机累

500h

数累计

1000

其中

3

°

机的频繁启

动对定子绕组

转子铜

有较大破坏性

可导致

定子

转子温度急剧

们在电磁

考虑了

对电机的影响

采了

特殊

结构的考验

,

在电

们通过调整

荷来降低电机

行的温度

材料能顺利的通过加速热老

LCOA-

由于

的增加

质比重成倍增加

,

导致电机风扇

转速急速下降

影响电机的散热

我们在电磁设

考虑了

LOCA

环境对电机的影响

机的发

此工

4.5

交变

辐照老化试

验和

LOCA-

结构的考验

°

K1

动机在

LOCA

事故

156

k

5.6bar

压力

强碱

100%

湿度的

恶劣环境工况

以减低

风险

减少

本为

定了

:

原材料选择

辐照试

单支

样机

定子浸水

模拟

LOCA

环境

最终确

结构

°

K1

动机需要经历严酷的

LOCA

试验和

量的辐照

°

们进

行了

材料筛

5

进行

绕组通

绝缘

材料

相关

通过

进行

°

定子线齟水试验

整机就试验

5

绝缘

构试验

照老化

一般民品电机是不做

机辐照

照剂量

2

c

10

5

Gy

1E

K1

类电机辐照剂量要求为

8.5

x

10

5

Gy

由于

1E

K1

机照剂量

1E

K1

机涉及的全部非金属材料做

通过整机

°

4.6

化试验和

LOCA

试验是对引接线

的考

°

考虑

化和

LOCA

境下的

们采取用铜杆包

的方式

见图

6

结构一致

和电机主

随组一起进行浸漆

整体性和防潮性

°

5

鉴定过程及产品供货

2009

2

4

日由机

会组织

召开

K1

大纲审查会通过的

2

K1

动机鉴定大纲

K1

动机样机

2011

7

月开始

性通过了基本性

整机

长期运行

振动化

抗地

LOCA

%

Loss

of

Coot

and

Accident

失水事故&试验

基本性

°

2015

1

制的

1E

K1

类鉴定样机顺利

下转

25

21

(

EXPLOSION-PROOF

ELECTRIC

MACHINE

)

2019

54

(

3

208

)

4

结语

通过有限元分析及与试验值比较

确认了计

算方法可近似计算三相异步电动机电磁噪声的频

谱分布

并对结构优化

进行了电磁噪声预测

,

不仅减轻了电机重量而且可降低电机

试验值一计算值

最大值约

5dB

由于原电机

的简化方法等因素

优化

测量的误

效果需待电

7

计算噪声频谱与试验值对比

计算模态时材料属性未考虑浸漆的影响

模型

为了降低电机电磁

可通

过调整电磁

本文计算了

2

的幅值

变电机

机生产后试验最终确认

"

参考文献

[

1

]

陈世坤.电机设计

[

M

]

.北京:机械工业出版社.

2014.

2

型的

度减定子变形量

机定子铁心与机

的支撑

筋由

10

45

厚筋改为

16

20

厚的筋

铁心弯

相邻节

的变形量的改进方

重新计算

最大值降低约

5dB

,

算对比见图

8

o

[

2

]

鲁洪

周书堂.电机电磁噪声的联合仿真计算方法

[

J

]

船电技术.

2014

,

34

(

1

):

53-55.

[

3

]

王天

王凤

翔大型

步电动

振动

模态分

优化前后的电磁

析'

J

]

中国电机工程学报

.2007

,

27

(

12

)

$

41-45.

[

4

]

张少实

庄茁.复合材料与粘弹性力学

[

M

]

.北京

:

工业

.2005.

作者简介

:

王长江男

1982

年生

毕业于哈尔滨理工

优化后值

——

优化前昭值

大学电力系统及其自动化专业

,

现从事高效电机研发工作.

收稿日期

"

2019-1-15

8

优化前后的电磁噪声计算对比

(

上接

21

页)

通过了由中国机械工业

会组织

K1

类电动机研发成功确保了国家重点工程的顺

由国内相关行业知名专家参加的产品鉴定会

,

参会专家一致

参考文献

[

1

]

RCC-

压水堆核电站核岛电气设备设计和建删则

制的

1E

K3

5

&

6

号机组

通过鉴定

,

可以投入批量生产

目前

订红沿河

套电机

,

[

2

]

广东核电培训中心

,

900MW

.

数量

4

产品已交付

各性

2005.

.北京:清华大

6

结语

K1

电动机样机成功研制

[

3

]

藏希年

中世飞

-

2003.

了国

LOCA

鉴定试

[

4

]

中广

核工程设计有限公司.红沿河核电厂一期工程

.

填补了国内空白

其中全尺寸

为国

可观社会效应和经

作者简介:张蛟男

1984

年生;毕业于黑龙江八一农

垦大学农业机械化及其自动化专业

现从事电机设计工作

.

企业

竞争力

为企业

济效益

成为中国

名牌产品

目前

(

RRA

)

配套设备被列为国产化的重要项目

收稿日期

"

2019-2-15

25

2024年6月1日发(作者:汤宛丝)

(

EXPLOSION-PROOF

ELECTRIC

MACHINE

)

2019

54

(

3

208

)

压水堆核电站

1E

K1

类高压三相异步电动机研制

张蛟

,

许红姗

陈琳

(

佳木斯电机股份有限公司

黑龙江佳木斯

154002

)

摘要

IE]

K1

相异

动机的研发背景及基本参数

结构等方面的研究,通过实

提出了其关键技术:抗地震结构

照、耐高温

高压及饱和

验验证

K1

类电动机性能完合符合标准,

通过鉴定投入使用

关键词

核电站;三相异步电动机;高压;

K1

LOCA

DOI

10.3969/J.

ISSN.

1008-7281.2019.03.

06

中图分类号:

TM343

+

2

文献标识码:

A

文章编号

1008

281

(

2019

)

03

019

04

Development

of

Clas

s

1

E

Grade

K

1

High-Voltage

Three-phase

AsyncheonousMotoefoePWR

NuclaePow:eStatnon

Zhang

Jiao

,

Xu

Hongshan

,

and

Chej

Lz

%

Jiamusi

Electric

Machine

Co.

,

Ltd.

,

Jiamusi

154002

,

China

)

Abstract

Thir

paper

briefly

introduces

the

development

background

and

basic

parametere

of

Class

1E

Grade

K1

high-voltaye

three-phaso

asynchronous

motor

for

PWR

nuclear

power

sta

­

tion

,

and

puta

forward

P

s

key

research

1601:01011X0

on

anti-seismic

structure,

radiation

resist

­

ance

,

high

temperature

resistance

,

high

pressure

resistance

and

saturated

steam

insulation

structure.

It

is

veribed

by

expeOment

that

the

peOormance

of

the

Grade

K1

motor

flly

meeta

the

requirementa

of

standard

.

It

is

put

into

usc

based

on

technical

evaluation.

Key

woels

nuclear

power

station

three-phase

asynchronous

motor

High-Voltaye

Class

K1

LOCA

0

引言

核电站余热排出泵用

1E

K1

类高压三相

动机

个发达国

故%

LOCA

工况核反应堆冷却停堆功能

,

以确保

1E

K1

一的

K1

的关键设备之

目前只有少数几

国内空白

动机的制造

为推进

动机在失

故时应

常运行

驱动

因此

不仅

,

湿

使用

一回路工况

抗地

的国产化

,

温度冲击等

响应能源发展战略计划

几家国内大公亘

机组进行攻关

其中我公

动机部分的研制及制造

一回

应堆内

的失

量导

的功

"

1

余热排出系统简介

核反应堆余热排出系统%

RRA

又称为反应

,

2

电机的基本参数

型号:

HY630-4

额定电压

6.6kV

额定频率:

50Hz

额定功率:

355kW

额定转速

1480r/min

最由蒸发器将

量导出

当二回路不

行时

即由

缘等级:

F

级;安装方式:

IMB3

防护等级:

IE555

当打开电动机前部的

该泵不仅完成正常

电动机

余热排出泵是余热排出系统冷却剂循环驱动装

功能,还完成失水事

的防护等级从

IP555

变成

IP22

冷却方式为

IC511

"

19

2019

54

(

3

208

)

(

EXPLOSION-PROOF

ELECTRIC

MACHINE

)

3

关键技术

RCCE

法国标准

和建造

》)

1E]

K1

类电

进行

基本性

整机

辐照老化试验

长期运行

试验

振动老化试验

抗地

>

LOCA

Loss

of

Coot

and

Accident

失水事故

试验

基本性能

中的任何一

失败

必须

重新生产模拟件,并从第一

开始按顺序逐

项进行

全部

通过

通过对

境逐一分析

确定如下关

1

&抗地结

2

照非金属

材料研究

;(

3

结构

;

4

;

5

40

年寿命

绝缘结

6

LOCA

环境

4

技术攻关

通过对

关键

重从

电动机机械结构

电磁结

行攻关

4

-

1

总体结

K1

动机为感应式三相异步电动机

定子

动机

机采用周围布管

结构

定子绕组采用成型

亚胺体系

度指数为

F

转子采用

笼型铜条转子

冲片采用

0.

5mm

厚冷轧硅钢片

轴承结构为滚动轴承

采用

照润滑脂

结构

机曲

结构

了隔爆

了使用可靠的电气

接插件结构

机相同为

IC511

电机结构见图

1

总体结构图

4.2%

1

电动机

动老化

抗地震试验

长期运行试验是

20

K1

类电动机样机整体结构的考验

K3

机的生产

有抗震要求的

电机,需要做

通过

没有问题的

2008

K1

类电动机随某

做了整

机组的

结果机组

某公司的余热

通过了行业鉴定

为了进一步验证机组的安全可

靠性

我们

对整个机组进一步做

算见图

2

4.3%

2

抗震

分析计算

LOCA

K1

机轴承结构的考验

通过与中广核的

得知法国在

1E

K1

类电机研制过程中

由于在失水事故下电

机外部瞬间产生

5.6bar

压力

机内

不平衡

的释

机轴

滑脂吹

从而引发电机机械故障

因此我们在轴承结

和整机

采取如下特殊措施:在

采用

LOCA

事故发生导致电机内外腔压力失衡情

况下润滑脂不流失

结构见图

3

o

3

双曲路结构

们结

RRA

机的国

制造

彷爆临机

(

EXPLOSION-PROOF

ELECTRIC

MACHINE

)

2019

年第

3

54

(

208

)

在电机的

置泄压装置

当机机

,

体通过泄压装置进入电机内腔

达到内

的平衡

见图

4

O

4

泄压装

4.4

磁结

长期运行

加速

化试验和

LOCA

验是对

K1

机磁结构的考验

o

2009

年由机

会组织

召开了我

K1

机定

大纲审查会

,

定长期运行

机累

500h

数累计

1000

其中

3

°

机的频繁启

动对定子绕组

转子铜

有较大破坏性

可导致

定子

转子温度急剧

们在电磁

考虑了

对电机的影响

采了

特殊

结构的考验

,

在电

们通过调整

荷来降低电机

行的温度

材料能顺利的通过加速热老

LCOA-

由于

的增加

质比重成倍增加

,

导致电机风扇

转速急速下降

影响电机的散热

我们在电磁设

考虑了

LOCA

环境对电机的影响

机的发

此工

4.5

交变

辐照老化试

验和

LOCA-

结构的考验

°

K1

动机在

LOCA

事故

156

k

5.6bar

压力

强碱

100%

湿度的

恶劣环境工况

以减低

风险

减少

本为

定了

:

原材料选择

辐照试

单支

样机

定子浸水

模拟

LOCA

环境

最终确

结构

°

K1

动机需要经历严酷的

LOCA

试验和

量的辐照

°

们进

行了

材料筛

5

进行

绕组通

绝缘

材料

相关

通过

进行

°

定子线齟水试验

整机就试验

5

绝缘

构试验

照老化

一般民品电机是不做

机辐照

照剂量

2

c

10

5

Gy

1E

K1

类电机辐照剂量要求为

8.5

x

10

5

Gy

由于

1E

K1

机照剂量

1E

K1

机涉及的全部非金属材料做

通过整机

°

4.6

化试验和

LOCA

试验是对引接线

的考

°

考虑

化和

LOCA

境下的

们采取用铜杆包

的方式

见图

6

结构一致

和电机主

随组一起进行浸漆

整体性和防潮性

°

5

鉴定过程及产品供货

2009

2

4

日由机

会组织

召开

K1

大纲审查会通过的

2

K1

动机鉴定大纲

K1

动机样机

2011

7

月开始

性通过了基本性

整机

长期运行

振动化

抗地

LOCA

%

Loss

of

Coot

and

Accident

失水事故&试验

基本性

°

2015

1

制的

1E

K1

类鉴定样机顺利

下转

25

21

(

EXPLOSION-PROOF

ELECTRIC

MACHINE

)

2019

54

(

3

208

)

4

结语

通过有限元分析及与试验值比较

确认了计

算方法可近似计算三相异步电动机电磁噪声的频

谱分布

并对结构优化

进行了电磁噪声预测

,

不仅减轻了电机重量而且可降低电机

试验值一计算值

最大值约

5dB

由于原电机

的简化方法等因素

优化

测量的误

效果需待电

7

计算噪声频谱与试验值对比

计算模态时材料属性未考虑浸漆的影响

模型

为了降低电机电磁

可通

过调整电磁

本文计算了

2

的幅值

变电机

机生产后试验最终确认

"

参考文献

[

1

]

陈世坤.电机设计

[

M

]

.北京:机械工业出版社.

2014.

2

型的

度减定子变形量

机定子铁心与机

的支撑

筋由

10

45

厚筋改为

16

20

厚的筋

铁心弯

相邻节

的变形量的改进方

重新计算

最大值降低约

5dB

,

算对比见图

8

o

[

2

]

鲁洪

周书堂.电机电磁噪声的联合仿真计算方法

[

J

]

船电技术.

2014

,

34

(

1

):

53-55.

[

3

]

王天

王凤

翔大型

步电动

振动

模态分

优化前后的电磁

析'

J

]

中国电机工程学报

.2007

,

27

(

12

)

$

41-45.

[

4

]

张少实

庄茁.复合材料与粘弹性力学

[

M

]

.北京

:

工业

.2005.

作者简介

:

王长江男

1982

年生

毕业于哈尔滨理工

优化后值

——

优化前昭值

大学电力系统及其自动化专业

,

现从事高效电机研发工作.

收稿日期

"

2019-1-15

8

优化前后的电磁噪声计算对比

(

上接

21

页)

通过了由中国机械工业

会组织

K1

类电动机研发成功确保了国家重点工程的顺

由国内相关行业知名专家参加的产品鉴定会

,

参会专家一致

参考文献

[

1

]

RCC-

压水堆核电站核岛电气设备设计和建删则

制的

1E

K3

5

&

6

号机组

通过鉴定

,

可以投入批量生产

目前

订红沿河

套电机

,

[

2

]

广东核电培训中心

,

900MW

.

数量

4

产品已交付

各性

2005.

.北京:清华大

6

结语

K1

电动机样机成功研制

[

3

]

藏希年

中世飞

-

2003.

了国

LOCA

鉴定试

[

4

]

中广

核工程设计有限公司.红沿河核电厂一期工程

.

填补了国内空白

其中全尺寸

为国

可观社会效应和经

作者简介:张蛟男

1984

年生;毕业于黑龙江八一农

垦大学农业机械化及其自动化专业

现从事电机设计工作

.

企业

竞争力

为企业

济效益

成为中国

名牌产品

目前

(

RRA

)

配套设备被列为国产化的重要项目

收稿日期

"

2019-2-15

25

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