[发明专利]三级流体动压机械密封测试装置

说明书

技术领域：本发明涉三级流体动压机械密封测试装置。

背景技术：三级流体动压机械密封测试装置主要用来完成核主泵三级流体动压机械密封的测量等密封性能试验。其中，三级流体动压机械密封是核主泵结构中最为核心的重要组成部分，直接关系核主泵在核电站中能否安全、可靠运行。如果密封发生泄漏，将直接导致反应堆停堆，给核电站带来巨大的经济损失，严重时还会造成环境辐射污染。该装置为完全模拟核电站核主泵三级流体动压机械密封的运行工况而设计，通过在无辐射条件下，预监测密封运转时冷却水的泄漏量、压力及温度等，为核主泵在核电站中安全、可靠运行提供保障。目前，核主泵是我国核电站核岛中唯一没有完全实现国产化的设备。而核主泵的制造市场长期被欧美日等发达国家垄断，由其技术上的先进性，我国在核主泵的设计及制造方面处于被动状态，并一直依赖于进口。

发明内容：

本发明的目的是公开一种拆装安全方便、适用性强，非常适用不同量级核主泵三级流体动压机械密封性能测试试验的三级流体动压机械密封测试装置。本发明的技术方案是：一种三级流体动压机械密封测试装置，壳体（2）下部钻有十六个螺孔，通过螺栓和螺母将下部轴承体（3）固定锁紧，水导轴承（10）套装在轴（1）下端，通过圆柱销和内六角螺钉与轴承固定环（11）相连后再固定到轴承体（3）下部，调整螺钉组件（16）安装在下部轴承盖（6）上用于支撑轴系和密封下体，位于静态支撑环（12）上的弹簧弹起静压止逆密封环（14），旋转支撑环（13）压装在静压止逆密封环（14）上阻止其轴向自由移动，沿轴系方向依次布置密封壳（8）、密封外环（7），机械密封环（9）通过圆柱销安装固定在密封轴套（15）上并由两半卡环将密封轴套（15）锁死，上部轴承盖（4）由十六对螺栓螺母连接到壳体（2）上部，用于封闭上腔和支撑密封托架（18）、轴承室（19），滑动密封（17）套装在轴（1）上端与骨架密封（23）组成多重密封结构阻止润滑油泄漏，甩油环（22）套装在轴（1）上并且随轴（1）转动驱动油循环，甩油环（22）支撑滚动轴承（20）内圈，顶盖（21）压紧滚动轴承（20）外圈，完成结构闭合锁紧。

本发明的有益效果是：

（1）本发明采用了水导轴承和滚动轴承的双轴承结构，水导轴承模拟了核主泵的结构，滚动轴承承载了转子的轴向力，使得轴系运行较为平稳。

（2）装压在轴上的滑动密封与密封托架径向圆周配合，并通过O形圈形成静态隔离层，有效地将下腔体注入水与上腔体润滑油间隔开，避免了对介质注入水的油污染。

（3）扭矩测试装置通过电动机机架扭动实现了对扭矩的测量。电动机机架由电动机支座和电动机法兰座两部分组成，其上分别安装有一个力臂，两力臂端部由测力元件和连杆相连接，组成扭矩测试验装置。电动机旋转产生的扭矩通过电动机支座和电动机法兰座上的力臂传递给测力元件，形成可被采集的拉伸力信号，通过数据分析最终实现对转子扭矩的测量。

（4）装置为竖直装配结构，从上端安装轴时会因自重而自由下落，位于装置底部的调整螺钉组件可以通过调整螺钉的拧入距离来固定轴的安装高度，从而克服了轴系装配时垂直滑落的困难。

（5）装置设计成拆装方便且可自由更换不同机械密封组件的结构形式，分别对不同的单级机械密封进行性能测试。位于轴中部的密封壳起支撑密封外环作用，当实际需要同时测试多级密封（二级或三级组件）时，只需将密封壳更换为其他机械密封及其支撑组件，便可实现多级密封性能的测试。这种空间结构设计的多适性，充分展现了本装置的灵活、多变、功能性强的优点。

（6）整套装置结构设计精密，可同时完成三级密封的性能试验考虑。试验时，通过升压的三个阶段，分别模拟三级密封的正常运行工况、两级密封的正常运行工况和单级密封工作的事故载荷。通过试验，最终可验证密封的在不同工况下的泄漏量，如果泄漏量低于规定的泄漏值，证明密封有效。从而确保核主泵在长期运转时，不发生泄漏，也为核电站的正常运行提供保障。

三级密封无泄漏原理补充说明：三级密封，采用三级相同的流体动压式机械密封分摊密封压力。从上充泵的注入水，分别经过三个节流装置节流，分别进入机械密封腔内，进入第一级机械密封腔内的压力为159bar，进入第二级机械密封腔的压力为106bar，进入第三级机械密封腔的压力为53bar。进入每级机械密封的冷却水流量为600L/h。使三级串联机械密封的每一级都是同等工况。每级机械密封可控泄漏为5L/h。在初始阶段三级流体动压机械密封芯件每级设计成均能承受全系统压力159bar，但是在主泵正常运行时每级只承受1/3的全系统压力，约53bar。