多功能高温高压综合试验装置的制作方法

技术领域：

本明发涉及一种多功能高温高压综合试验装置。

背景技术：
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三代核电站用核主泵屏蔽电机水润滑推力轴承处在一回路压力边界内，系统压力、温度参数变化直接影响轴承运行。现有的推力轴承试验台能开展常温常压轴承运行试验、空载起停试验、调速试验、载荷试验试验项目。不能模拟系统高温高压下的轴承运行试验、不能带载荷起动试验、不能模拟惰转试验。另外，国内现有的核主泵全流量试验台是为产品机组性能测试建设的，在该台架上虽可以最真实地验证装配在电机内部的轴承运行性能，但无法对轴承运行、润滑专有参数进行系统、直接的监测。且机组拆装工艺复杂，成本高，风险大，迭代优化周期长。因此，有必要建立高温高压轴承专用试验台，以解决上述科研问题，在最大程度模拟真实工况下轴承运行性能，并在试验基础上总结和提供核主泵屏蔽电机水润滑推力轴承的优化方向。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种多功能高温高压综合试验装置，可以针对性开展高温高压试验，对核主泵推力轴承稳定运行和轴承优化提供数据支撑该装置既能做核主泵屏蔽电机水润滑推力轴承的试验，也能做泵试验台用。本明发的技术方案是：一种多功能高温高压综合试验装置，由主回路1、压力调节回路2、充水回路3、陪试回路4、主回路冷却回路5、试验泵冷却回路6、冷却塔系统7、排放回路8、汽蚀回路9、造水装置10、自来水系统11组成，其中试验主泵1-1、通过主回路管道1-5与主回路调节阀1-2连接，主回路调节阀1-2连接陶瓷电加热器1-3、主回路流量计1-6后回到试验主泵1-1构成主回路1；主回路1连接有串联的主管道附助阀门1-7和安全阀1-4，主回路1上连接了一个主回路第一排水阀8-1和两个串联的主回路第二排水阀8-2；造水装置10与充水回路3的贮水箱3-3连接，贮水箱3-3的底部连接有贮水箱排水阀8-10，充水回路3的主充水阀3-10和压力调节回路2的下电动截止阀2-6连接后和主回路冷却回路5连接；汽蚀回路9的汽蚀管道9-3和压力调节回路2的稳压器2-1连接；主回路冷却回路5的两端连接在陪试回路4上，陪试回路4的两端连接在主回路1上；试验泵冷却回路6的进水和冷却塔系统7的分水阀7-7连接，试验泵冷却回路6的回水和冷却塔系统7的冷却塔回水管7-8连接；主冷却回路5的冷却水泵5-9的进水和冷却塔系统7的主冷却回路7-6连接，主冷却回路5的回水通过冷却器冷却水回水管5-6直接接回冷却塔回水管7-8。

造水装置10与充水回路3的贮水箱3-3连接后，通过过滤器3-4、充水管道3-5后分成两路，一路与充水阀门3-6、充水泵3-1、充水单向阀3-7连接，另一路与加压阀门3-8、加压泵3-2、加压单向阀3-9连接，两路又汇合后与平衡阀2-7共同与主充水阀3-10连接。

压力调节回路2中平衡容器2-2一端与稳压器2-1连接，一端与平衡阀2-7连接后与主充水阀3-10连接，稳压器2-1上方连接的是第一电动阀止阀2-5，稳压器2-1底部连接着第二电动阀止阀2-6，稳压器2-1的上垂直侧上方串联着手动截止阀2-4和平衡安全阀2-3，而汽蚀回路9由真空泵9-1通过连通阀9-2、电动排气阀9-4、真空管道9-3与稳压器2-1连接，在真空管道9-3上串联安装两个真空排汽阀8-9。

主回路1在试验主泵1-1的入口管段主管道1-5与陪试回路进口隔离阀4-4连接，陪试回路进口隔离阀4-4再通过陪试管道4-2与陪试泵4-1连接，陪试泵4-1出口段与陪试回路出口隔离阀4-6、陪试回路调节阀4-3和陪试回路流量计4-5通过陪试管路4-2和主回路1的试验主泵1-1的出口管段主管道1-5的出口管段连接构成陪试回路4。

主回路冷却回路5的冷却器出水隔离阀5-8、主回路冷却器5-1、冷却器进水隔离阀5-2通过主回路冷却管道5-3与陪试回路4连接，主回路冷却器5-1底部安装有第冷却器排水阀8-3，主回路冷却管道5-3上安装有两个并联的主回路冷却排水阀8-4后与主回路冷却排水隔离阀8-5串联连接，主回路冷却器5-1的冷却水通过与冷却器冷却水流量计5-5、冷却器冷却水单向阀5-4、主冷却器进水管5-10、主冷却器冷却水泵5-9后与冷却塔系统7的电动分水阀7-6连接，主回路冷却器5-1的冷却水的回水通过接主冷却器回水管5-6、主冷却器回水管阀5-7与冷却塔回水管7-8连接，在冷却塔回水管7-8上接有冷却水回水排水阀8-7。

自来水系统11通过手动阀11-1后分两路，其中一路通过电动阀11-2和试验泵冷却回路6的陪试泵冷却水进水管6-5连接，另一路则与试验泵冷却回路6的试验泵冷却水进水管6-6连接；而试验泵冷却回路6由两路组成，一路由分水阀7-7接出经过试验泵冷却水泵6-2连接冷却试验泵单向阀6-4及试验泵冷却水进水管6-6，再连接到试验主泵1-1并从试验主泵1-1接出，试验主泵1-1再接第一回水调节阀6-10后通过试验泵冷却水回水管6-8连接冷却塔回水管7-8；在分水阀7-7与试验泵冷却水回水管6-8之间桥接了一个冷却水流量调节阀6-11；另一路由分水阀7-7接出，经过陪试泵冷却水泵6-1接冷却陪试泵单向阀6-3及陪试泵冷却水进水管6-5后，再连接到陪试泵4-1后，从陪试泵4-1接出，通过陪试泵冷却水回水管6-7连接第四调节阀6-9后接入冷却塔回水管7-8。

冷却塔7-1连接冷却塔管路7-5后经冷却塔连接阀7-4连接冷却塔水箱7-2，再连接过滤器7-3后再经冷却塔管路7-5、电动分水阀7-6、分水阀7-7，在冷却塔7-1的出口的冷却塔管路7-5上接有冷却塔排水阀8-6。

工作原理及工作过程：

如图1所示，造水装置10制作出符合试验系统要求的去离子水，充入到充水回路3中，充水回路3主要用于向主回路1充水、补水和系统压力试验打压，在试验开始前，向回路系统充水，充水完成后贮存水箱内的液位应处于正常值，以满足试验期间可能的补水需求；主回路1工作时，冷却塔系统7和试验冷却水回路6开始工作，负责给试验泵降温；为满足主泵热态试验的需求，在主回路1设置了履带式陶瓷电加热器1-3。高温试验完成后，冷却塔系统7和主回路冷却回路5系统共同协作，给主回路1进行降温。所有多余的水和系统清洗的水以及事故工况下的高温高压水分别通过排放回路8排出整个试验装置系统外。陪试回路4是在为试验主泵1-1反向流量试验提供的配套设备，在回路上设置有隔离用的陪试回路出口隔离阀4-6和陪试回路进口隔离阀4-4，在不进行反向流量试验时，进行隔离，不会对主回路的试验造成影响。

具体特点技术优点与积极效果是：

1.本发明的一种多功能高温高压综合试验装置，如图1所示，是一种高温高压的多功能试验系统，既可作为轴承试验台，可作为水泵试验台,试验系统流量范围宽，可满足350-3500m³/h的流量试验要求,能够完成轴承试验模拟机的试验。解决具备高温高压轴承试验台的设计和建造关键技术，尤其是在试验中提供，高压，变压、变温、条件。

2.本发明的一种多功能高温高压综合试验装置，如图1所示，本试验装置是高温高压试验回路，所以在设计过程中，在主回路1的主管道1-5上设置了两个串联的主管道附助阀门1-7和安全阀1-4，两个串联的主回路第二排水阀8-2；在稳压器2-1上设置了两个串联的手动截止阀2-4和平衡安全阀2-3，在、真空管道9-3两个串联的真空排汽阀8-9，主回路冷却管道5-3上分别设置了两个并联的主回路冷却排水阀8-4再和主回路冷却排水隔离阀8-5串联，这样的双保险设置确保回路的排放和在事故工况下的安全性。

3.本发明的一种多功能高温高压综合试验装置，如图1所示，自来水系统11的设置，保证能够在冷却塔系统7断水的情况下，试验主泵1-1和陪试泵4-1两个设备仍能正常运行，冷却水流量调节阀6-11的设置是可以根据试验主泵1-1和陪试泵4-1两个设备的冷却水量的需求情况进行帮助调节的作用。

4.本发明的一种多功能高温高压综合试验装置，通过设计运行在高温高压回路上轴承试验模拟机，解决能够取得在高压介质中温度和压力变化条件下的水润滑轴承试验数据，研制满足试验运行参数的驱动电机，解决轴承试验体可单独拆卸，解决在一回路压力边界水解之内电磁加载方案。

5.本发明的一种多功能高温高压综合试验装置，是国内国外目前最大尺寸、最大载荷、最高回路温度和压力的大型水润滑推力轴承试验台，可进行高温高压带载启停试验；具有显著的创新性，并可以针对性开展高温高压试验，对核主泵推力轴承稳定运行和轴承优化提供数据支撑。

6.本发明的一种多功能高温高压综合试验装置，如图3所示，在关闭主回路1的主回路调节阀1-2的情况下，陪试回路4部分设备和主回路冷却回路5可构成一个回路进行其它泵机组产品的试验，这部分管道较粗，而且有加热的陶瓷电加热器1-3，所以这个路是可以做高温高压试验的热试验回路；而如图4所示，在关门冷却器出水隔离阀5-8和冷却器进水隔离阀5-2的情况下，打开主回路调节阀1-2，陪试回路4和部分主管道1-5可构成一个泵产品回路进行试验，这部分管道相对较细的普通试验回路，可做普通泵产品试验。在不同的泵产品要求下可选择不同的管道系统进行试验。

7.本发明的一种多功能高温高压综合试验装置，如图1所示，汽蚀回路9和稳压器2-1回路连接，该结构可用于汽蚀试验可以根据试验的需求，采用稳压器2-1升压或利用真空泵9-1实现负压，从满足汽蚀试验的需求。进行汽蚀试验时，稳压器2-1上部空间充有空气，通过加压及抽负压，实现不同的压力值，在不同压力值下进行试验，直到试验汽蚀，从实现试验主泵1-1的汽蚀试验。稳压器2-1还有电加热元件，可以对回路进行加热，大大提高回路的加热速度，主回路中的陶瓷电加热器1-3共有15组，可以根据不同的需要来开启不同的组数，加热功率和速度可调性灵活方便。在稳压器2-1的进出口两端通过平衡阀2-7连接了一个平衡容器2-2，用来保证液位相对稳定。

附图说明：

图1：多功能高温高压综合试验装置整体结构图

图2：多功能高温高压综合试验装置陪试回路图

图3：可加热试验回路图

图4：普通试验回路图

具体实施方式：

如图1所示，一种多功能高温高压综合试验装置，由主回路1、压力调节回路2、充水回路3、陪试回路4、主回路冷却回路5、试验泵冷却回路6、冷却塔系统7、排放回路8、汽蚀回路9、造水装置10、自来水系统11组成，其中试验主泵1-1、通过主回路管道1-5与主回路调节阀1-2连接，主回路调节阀1-2连接陶瓷电加热器1-3、主回路流量计1-6后回到试验主泵1-1构成主回路1；主回路1连接有串联的主管道附助阀门1-7和主管道安全阀1-4，主回路1上连接了一个主回路第一排水阀8-1和两个串联的主回路第二排水阀8-2；造水装置10与充水回路3的贮水箱3-3连接，贮水箱3-3的底部连接有贮水箱排水阀8-10，充水回路3的主充水阀3-10和压力调节回路2的下电动截止阀2-6连接后和主回路冷却回路5连接；汽蚀回路9的汽蚀管道9-3和压力调节回路2的稳压器2-1连接；主回路冷却回路5的两端连接在陪试回路4上，陪试回路4的两端连接在主回路1上；试验泵冷却回路6的进水和冷却塔系统7的分水阀7-7连接，试验泵冷却回路6的回水和冷却塔系统7的冷却塔回水管7-8连接；主冷却回路5的冷却水泵5-9的进水和冷却塔系统7的主冷却回路7-6连接，主冷却回路5的回水通过冷却器冷却水回水管5-6直接接回冷却塔回水管7-8。

造水装置10与充水回路3的贮水箱3-3连接后，通过过滤器3-4、充水管道3-5后分成两路，一路与充水阀门3-6、充水泵3-1、充水单向阀3-7连接，另一路与加压阀门3-8、加压泵3-2、加压单向阀3-9连接，两路又汇合后与平衡阀2-7共同与主充水阀3-10连接。

压力调节回路2中平衡容器2-2一端与稳压器2-1连接，一端与平衡阀2-7连接后与主充水阀3-10连接，稳压器2-1上方连接的是第一电动阀止阀2-5，稳压器2-1底部连接着第二电动阀止阀2-6，稳压器2-1的上垂直侧上方串联着手动截止阀2-4和平衡安全阀2-3，而汽蚀回路9由真空泵9-1通过连通阀9-2、电动排气阀9-4、真空管道9-3与稳压器2-1连接，在真空管道9-3上串联安装两个真空排汽阀8-9。

如图2所示，主回路1在试验主泵1-1的入口管段主管道1-5与陪试回路进口隔离阀4-4连接，陪试回路进口隔离阀4-4再通过陪试管道4-2与陪试泵4-1连接，陪试泵4-1出口段与陪试回路出口隔离阀4-6、陪试回路调节阀4-3和陪试回路流量计4-5通过陪试管路4-2和主回路1的试验主泵1-1的出口管段主管道1-5的出口管段连接构成陪试回路4。

主回路冷却回路5的冷却器出水隔离阀5-8、主回路冷却器5-1、冷却器进水隔离阀5-2通过主回路冷却管道5-3与陪试回路4连接，主回路冷却器5-1底部安装有第冷却器排水阀8-3，主回路冷却管道5-3上安装有两个并联的主回路冷却排水阀8-4后与主回路冷却排水隔离阀8-5串联连接，主回路冷却器5-1的冷却水通过与冷却器冷却水流量计5-5、冷却器冷却水单向阀5-4、主冷却器进水管5-10、主冷却器冷却水泵5-9后与冷却塔系统7的电动分水阀7-6连接，主回路冷却器5-1的冷却水的回水通过接主冷却器回水管5-6、主冷却器回水管阀5-7与冷却塔回水管7-8连接，在冷却塔回水管7-8上接有冷却水回水排水阀8-7。

自来水系统11通过手动阀11-1后分两路，其中一路通过电动阀11-2和试验泵冷却回路6的陪试泵冷却水进水管6-5连接，另一路则与试验泵冷却回路6的试验泵冷却水进水管6-6连接；而试验泵冷却回路6由两路组成，一路由分水阀7-7接出经过试验泵冷却水泵6-2连接冷却试验泵单向阀6-4及试验泵冷却水进水管6-6，再连接到试验主泵1-1并从试验主泵1-1接出，试验主泵1-1再接第一回水调节阀6-10后通过试验泵冷却水回水管6-8连接冷却塔回水管7-8；在分水阀7-7与试验泵冷却水回水管6-8之间桥接了一个冷却水流量调节阀6-11；另一路由分水阀7-7接出，经过陪试泵冷却水泵6-1接冷却陪试泵单向阀6-3及陪试泵冷却水进水管6-5后，再连接到陪试泵4-1后，从陪试泵4-1接出，通过陪试泵冷却水回水管6-7连接第四调节阀6-9后接入冷却塔回水管7-8。

冷却塔7-1连接冷却塔管路7-5后经冷却塔连接阀7-4连接冷却塔水箱7-2，再连接过滤器7-3后再经冷却塔管路7-5、电动分水阀7-6、分水阀7-7，在冷却塔7-1的出口的冷却塔管路7-5上接有冷却塔排水阀8-6。

本发明的一种多功能高温高压综合试验装置，如图1所示：由包括主回路1、压力调节回路2、充水回路3、陪试回路4、主回路冷却回路5、试验泵冷却回路6、冷却塔7、排放回路8、汽蚀回路9、造水装置10、自来水系统11系统组成。

将试验主泵1-1的出口通过主回路管道1-5与主回路调节阀1-2连接，再将主回路调节阀1-2与陶瓷电加热器1-3、主回路流量计1-6连接后再通过主回路管道1-5接回到试验主泵1-1构成整个试验装置的主回路1；同时在主回路1上串联接出两个主管道附助阀门1-7和安全阀1-4，并且在主回路1的陶瓷电加热器1-3的附近接出一个主回路第一排水阀8-1和在主管道附助阀门1-7的附近接出两个串联的主回路第二排水阀8-2。

将造水装置10与贮水箱3-3连接后，再通过与过滤器3-4、充水管道3-5连接后分成两路：一路与充水阀门3-6、充水泵3-1、充水单向阀3-7连接，另一路与加压阀门3-8、加压泵3-2、加压单向阀3-9连接，之后再将这两路又汇合到一起后与平衡阀2-7共同与主充水阀3-10相连接。

再将平衡容器2-2一端与稳压器2-1连接，一端与平衡阀2-7连接后与主充水阀3-10连接，稳压器2-1上方连接的是第一电动阀止阀2-5，第一电动阀止阀2-5的另一端接在冷却器进水隔离阀5-2的入口端，稳压器2-1底部连接着第二电动阀止阀2-6，第二电动阀止阀2-6的另一端与主充水阀3-10汇合后接在冷却器出水隔离阀5-8的出口端，稳压器2-1的上垂直侧上方串联着手动截止阀2-4和平衡安全阀2-3。

将真空泵9-1通过连通阀9-2、电动排气阀9-4、真空管道9-3与稳压器2-1连接在一起构成了汽蚀回路9，之后在真空管道9-3上串联安装两个真空排汽阀8-9。

将主回路1在试验主泵1-1的入口管段主管道1-5与陪试回路进口隔离阀4-4连接，再将陪试回路进口隔离阀4-4再通过陪试管道4-2与陪试泵4-1连接在一起，之后把陪试泵4-1出口段与陪试回路出口隔离阀4-6、陪试回路调节阀4-3和陪试回路流量计4-5通过陪试管路4-2和主回路1的试验主泵1-1的出口管段主管道1-5的出口管段连接在一起构成陪试回路4。

如图3所示，将冷却器出水隔离阀5-8接到陪试回路4的陪试回路进口隔离阀4-4的进口端，再将冷却器出水隔离阀5-8通过主回路冷却管道5-3与主回路冷却器5-1、冷却器进水隔离阀5-2之后再通过主回路冷却管道5-3与陪试回路4的陪试回路流量计4-5的出口端相连接，而给主回路冷却器5-1进行冷却的冷却水通过与冷却器冷却水流量计5-5、冷却器冷却水单向阀5-4、主冷却器进水管5-10、主冷却器冷却水泵5-9后与冷却塔系统7的电动分水阀7-6连接，而主回路冷却器5-1的冷却水的回水通过接主冷却器回水管5-6、再通过与主冷却器回水管阀5-7接到冷却塔回水管7-8上，这样构成了主冷却回路5。之后在冷却器出水隔离阀5-8的入口前主回路冷却管道5-3上安装有两个并联的主回路冷却排水阀8-4后再与主回路冷却排水隔离阀8-5进行串联连接，并且在主回路冷却器5-1底部安装有第冷却器排水阀8-3。

把自来水系统11通过手动阀11-1后分两路，其中一路通过电动阀11-2和试验泵冷却回路6的陪试泵冷却水进水管6-5进行连接，将另一路则与试验泵冷却回路6的试验泵冷却水进水管6-6连接；而试验泵冷却回路6由两路组成，一路由分水阀7-7接出经过试验泵冷却水泵6-2连接冷却试验泵单向阀6-4及试验泵冷却水进水管6-6上，之后再连接到试验主泵1-1并从试验主泵1-1接出来，将试验主泵1-1再连接第一回水调节阀6-10后再通过试验泵冷却水回水管6-8连接到冷却塔回水管7-8；之后再将分水阀7-7与试验泵冷却水回水管6-8之间桥接一个冷却水流量调节阀6-11；将另一路由分水阀7-7接出，经过陪试泵冷却水泵6-1后再接冷却陪试泵单向阀6-3及陪试泵冷却水进水管6-5后，再连接到陪试泵4-1后，再从陪试泵4-1接出，通过陪试泵冷却水回水管6-7连接第四调节阀6-9后接回冷却塔回水管7-8后接回冷却塔7-1，而在冷却塔回水管7-8上接有冷却塔回水排水阀8-7。

把冷却塔7-1通过冷却塔管路7-5后经冷却塔连接阀7-4连接冷却塔水箱7-2，后再连接过滤器7-3再经冷却塔管路7-5分别电动分水阀7-6、和分水阀7-7，在冷却塔7-1的出口的冷却塔管路7-5上接有冷却塔排水阀8-6。

如图3所示，单独将陪试回路4的部分设备陪试泵4-1、陪试回路出口隔离阀4-6陪试回路调节阀4-3和陪试回路流量计4-5和主管道1-5、第一调节阀1-2、陶瓷电加热器1-3和主回路流量计1-6、陪试回路进口隔离阀4-4、陪试管路4-2这些设备连接在一起可以构成一种单独的可加热试验管路。

如图4所示，单独将陪试泵4-1、陪试回路出口隔离阀4-6陪试回路调节阀4-3和陪试回路流量计4-5、冷却器进水隔离阀5-2、主回路冷却器5-1、主回路冷却管道5-3、冷却器出水隔离阀5-8、陪试回路进口隔离阀4-4、陪试管路4-2这些设备连接在一起可以构成一个单独的普通试验回路。