[发明专利]一种三级流体动压型核主泵机械密封分压装置

说明书

本发明具体涉及一种三级流体动压核主泵机械密封分压装置，包括一号节流器、二号节流器、三号节流器和四号节流器，所述一号节流器和三号节流器分别与二级机械密封腔连接，所述二号节流器和四号节流器分别与三级机械密封腔连接，其特征在于，所述一号节流器、二号节流器、三号节流器和四号节流器将一级机械密封腔、二级机械密封腔和三级机械密封腔的压力分配为4：4：2。本发明的三级流体动压核主泵机械密封分压装置通过调整三级流体动压机械密封压力分配比例，降低第三级密封承受的压力，以降低低压泄漏流流量，缓解低压泄漏流高的问题。

技术领域

本发明涉及机械密封技术领域，特别是涉及一种三级流体动压型核主泵机械密封分压装置。

背景技术

核电站反应堆主冷却剂泵(以下简称核主泵)为核电站反应堆主冷却剂提供驱动压头，把核电站反应堆产生的热量送至蒸发器，最终再由核主泵送回核电站反应堆进行循环，是核电站的关键设备之一。

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。

参见图1，三级流体动压机械密封的结构特点为非接触式，平衡型，静止式，多弹簧，动环端面开设多个大波纹，静环内径附加支撑环。三级流体动压机械密封的前两级集装在一起，第三级为一个单独集装式，每一级与泵体的接口尺寸逐级增大，与泵轴的接口尺寸逐级减小，这样使安装更加方便，快捷。

动压轴封三级结构相似，是串联安装在轴上的。其中每一级如图中所示，第一轴套44、第二轴套50和第三轴套55均是直接套于轴28上，每个轴套之间通过拨叉凸耳与凹槽传动。以第1级为例，动环座248.8套装于轴套上，并通过件销子248.14传动定位。密封动环由内套环248.9、石墨环248.13、动环外套环248.6镶装为一整体。密封动环通过动环压紧环248.7卡装在动环座248.8上。静环由静环座248.1、硬质合金环248.12、静环外套环248.5镶装而成，静环压紧环248.2将其压装在静环座248.1上形成静环组件。静环组件套穿于静环导环43上。静环导环43与密封腔压紧连接固定，保持静止。

工作时，动环组件在轴、轴套的带动下相对静环组件旋转，由于静环端面开设有流体动压槽，形成开启力，使得动静环端面脱开。

核电站一回路系统压力是15.4MPa。在核主泵正常运行工况下，系统压力通过三级流体动压机械密封降低到大气压力。三级流体动压机械密封由三级相同的密封副分摊密封压力，每一级均可以承受全压，三级的密封压力分配为3:3:3分配，即每一级承受约5-5.2MPa压力，每一级的泄漏率约5-15L/h。

由核电站RCV系统的离心式上充泵提供的流量为1920L/h，压力为15.4MPa的高压轴密封注入水进入轴密封系统后，由于轴密封注入水的压力高于一回路系统压力，因此该注入水分成三个流向。一个流向以流量1115L/h至水润滑径向轴承进入到一回路系统内，防止反应堆冷却剂进入机械密封腔内。另两个流向分别以流量400L/h进入二级机械密封和三级机械密封，其压力分别为10.4MPa和5.4MPa。

该分向流是由4个节流器1、2、3、4来完成的。注入水经过节流器1压力降为10.3MPa时，第一级轴密封前后端的压力差为5.1MPa，此时第一级轴密封面的泄漏量为5-15L/h，其主要是密封面的润滑和散热作用。这5-15L/h的泄漏流量流到第二级轴密封前，压力已降为10.3MPa。同样原理，经过2、3级密封和节流器的共同作用下，压力为15.4MPa高压密封注入水的压力也降到0.2MPa～0.3MPa，分别注入核电站RCV系统，且从第三级轴密封密封面泄漏出来的5-15L/h泄漏流流入低压泄漏系统。

该流体动压型核主泵机械密封由于设计原因，自调试以来，短短5年时间，出现多达近20台次核主泵机械密封低压泄漏流高事件，造成核电站停机停堆检修或大修主线延误，严重影响核电站的核安全以及经济效益，为保证主泵安全稳定运行，解决该问题成为非常紧迫的任务。