核電廠常規(guī)島凝泵機(jī)封冷卻水系統(tǒng)改造探討

任旭東

中圖分類號：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識：A 文章編號：1674-1145（2019）8-190-01

摘 要 核電廠常規(guī)島凝結(jié)水泵會在真空條件下運(yùn)行，這就對軸密封提出了更高的要求，需要采用更安全可靠的軸密封方式。本文對核電機(jī)組凝泵機(jī)封使用過程中存在的問題進(jìn)行分析，并對如何進(jìn)行密封冷卻水系統(tǒng)改造進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞 核電廠常規(guī)島 凝結(jié)水泵 凝結(jié)水泵機(jī)封冷卻 串聯(lián)機(jī)械密封

正常工作情況下，凝結(jié)水泵入口部位處于負(fù)壓狀態(tài)，出口則為正壓來輸送凝結(jié)水。如果在備用情況下，凝結(jié)水泵則全部呈現(xiàn)出負(fù)壓狀態(tài)，為避免在運(yùn)行工況下外部氣內(nèi)進(jìn)入到泵體內(nèi)部，使得凝結(jié)水溶氧量超過標(biāo)準(zhǔn)范圍，需要采用性能可靠軸端密封。

一、串聯(lián)機(jī)械密封在凝結(jié)水泵中的應(yīng)用

該密封采用兩組相同方向設(shè)置的單端面機(jī)械密封來實(shí)現(xiàn)串聯(lián)。此密封裝置內(nèi)部設(shè)置有密封腔體，可以使密封壓力按著密封等級不斷減小，可以更好地避免產(chǎn)生介質(zhì)泄漏。一級密封為臨近介質(zhì)側(cè)的主密封，把具備較高壓力的潤滑油注入到承受較大的壓力的密封腔內(nèi)，可以隔離凝結(jié)泵中運(yùn)行介質(zhì)，形成可以進(jìn)行潤滑的密封面。二級密封臨近大氣側(cè)，起到副密封作用，把壓力較低的緩沖液注入到密封腔體中，可以對主密封靜端蓋起到很好的冷卻保和外部的空氣進(jìn)行隔離的作用。輔助密封系統(tǒng)作用到凝結(jié)水泵上部，采用具備較高壓力凝結(jié)水來對主密封進(jìn)行沖洗來達(dá)到冷卻的目的，并用除鹽水來實(shí)現(xiàn)與外部空氣的隔離。特別是在凝結(jié)水泵為備用狀態(tài)時，主密封沒有通入沖洗冷卻水，完全依賴副密封內(nèi)的緩沖液來保證泵體內(nèi)的負(fù)壓狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)與外部的隔離和密封。某核電廠常規(guī)島凝結(jié)水泵采用串聯(lián)機(jī)械密封方式后，解決了原來的凝結(jié)水損耗變大，嚴(yán)重的漏氣問題。

二、核電機(jī)組凝泵機(jī)封使用過程中存在的問題

（一）核電機(jī)組凝泵結(jié)構(gòu)和軸密封

某核電廠常規(guī)島凝結(jié)水泵是一種多級泵，軸密封設(shè)計(jì)為串聯(lián)機(jī)械密封方式，主密封利用泵體出口具備較高壓力的凝結(jié)水來過行沖洗來實(shí)現(xiàn)冷卻，沖洗冷卻后的水會經(jīng)過節(jié)流套來到前部的平衡腔中，凝結(jié)泵入口采用平衡管線與平衡腔進(jìn)行連接，腔室中壓力與泵體入口壓力保持一致。而凝結(jié)水泵副密封則利用核電廠常規(guī)島閉式冷卻水來提供冷卻源，是一種處于供熱用戶與最終冷源的熱輸送系統(tǒng)，冷卻之后的水會再次進(jìn)入到冷卻系統(tǒng)當(dāng)中。

（二）機(jī)組運(yùn)行存在的問題

凝結(jié)水泵在核電機(jī)組投入使用之后，出現(xiàn)過多次主密封損壞的問題，從而引起較為嚴(yán)重的串水現(xiàn)象，也就是副密封內(nèi)的冷卻水經(jīng)過已經(jīng)損壞的主密封，從而進(jìn)入到凝結(jié)水泵運(yùn)行介質(zhì)當(dāng)中。冷卻副密封采用的為除鹽水，為了避免閉式循環(huán)水造成的設(shè)備腐蝕，會對冷卻水中添加磷酸鈉來對水體酸堿度進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)過主密封的冷卻水中存在數(shù)量較多的磷酸三鈉，會沉積到核電廠常規(guī)島蒸汽發(fā)生器的管壁當(dāng)中，會對系統(tǒng)的傳熱效率造成一定的影響。

（三）密封面損壞和串水原因分析

凝泵采用了串聯(lián)機(jī)械密封的方式，主密封面損壞是導(dǎo)致凝結(jié)水產(chǎn)生污染的主要原因，還受到兩級密封冷卻水成分不同的影響。引起密封端面產(chǎn)生損壞的原因有：1）凝泵軸處于擺動狀態(tài)，而且無法保證對中，會使主密封端面存在著較為嚴(yán)重的偏磨現(xiàn)象。2）主密封冷卻水內(nèi)存在著顆粒直徑較大的雜質(zhì)，會使密封端面產(chǎn)生磨損。當(dāng)凝泵主密封受損，如果主副密封結(jié)構(gòu)中的冷卻水存在著合理的壓差，則不會形成串水問題。可對冷卻管線壓力進(jìn)行調(diào)整過程中，由于針型閥無法使壓力達(dá)到準(zhǔn)確的壓力，閉式冷卻水系統(tǒng)中會產(chǎn)生一定的壓力波動，而且在變工況的條件下，凝結(jié)水母管也會產(chǎn)生相應(yīng)的壓力波動，如果主密封端面受損，主副密封中的冷卻水無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壓差，主密封腔利用節(jié)流套來與凝泵入口真空平衡腔進(jìn)行連接，腔室間的壓差要超過主副密封壓差，這就導(dǎo)致主密封受損后，副密封冷卻水經(jīng)過主密封流入到泵體內(nèi)部。

三、密封冷卻水系統(tǒng)改造

為了更好地解決凝泵水污染問題，需要從主密面損壞原因進(jìn)行分析，從而制定出切實(shí)有效的措施。冷卻主副密封水體中的成分不同，在凝結(jié)水泵運(yùn)行過程中，可對兩級密封都利用凝結(jié)水來實(shí)現(xiàn)冷卻。在凝結(jié)泵啟動及備用狀態(tài)下，凝結(jié)水管線不具備壓力，可采用閉式循環(huán)水來實(shí)現(xiàn)冷卻和密封，可以把兩級密封冷卻水進(jìn)行并聯(lián)，采用止回閥來實(shí)現(xiàn)不同冷卻系統(tǒng)的隔離。在凝結(jié)水泵啟動之后，凝結(jié)水出口壓力會超過閉式循環(huán)水系統(tǒng)，可利用止回閥把閉式循環(huán)水進(jìn)行隔離，凝泵的兩級密封可以采用凝結(jié)水來實(shí)現(xiàn)沖洗和冷卻。為了實(shí)現(xiàn)對凝結(jié)水的回收利用，可在副密封排水系統(tǒng)中再設(shè)置新的通向凝汽器或凝泵的管線，使兩條排水管線電動控制閥門和凝泵的啟動實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制，也可以采用手動閥來進(jìn)行控制。

四、結(jié)語

核電廠常規(guī)島凝結(jié)水泵入口部位為真空狀態(tài)，還需要采用高純凝結(jié)水，這就需要在凝泵運(yùn)行和備用條件下，避免外部空氣通過軸封進(jìn)入到泵體內(nèi)和凝結(jié)水受到污染的現(xiàn)象。在對軸端密封進(jìn)行選型時，需要充分考慮到密封形式和科學(xué)設(shè)置輔助管路，可以保證凝結(jié)水泵長時期地保持在正常運(yùn)行狀態(tài)。

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