核電廠主給水泵組增速箱軸封漏油分析與處理

摘 要：某核電廠主給水泵組增速箱軸封采用迷宮密封來防止?jié)櫥托孤?，但運(yùn)行期間此結(jié)構(gòu)的迷宮密封漏油量接近限值，后續(xù)在采取改軸封結(jié)構(gòu)、降低迷宮密封處負(fù)壓等措施后，軸封漏油現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn)，為以后處理此類迷宮密封漏油問題提供了參考。

關(guān)鍵詞：軸封結(jié)構(gòu);漏油迷宮;密封;負(fù)壓

0? ? 引言

迷宮密封是在轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)若干個(gè)依次排列的環(huán)行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空間，被密封介質(zhì)在通過曲折迷宮的間隙時(shí)產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)而達(dá)到阻漏的目的。由于迷宮密封的轉(zhuǎn)子和機(jī)殼間存在間隙，無固體接觸，無須潤(rùn)滑，并允許有熱膨脹，適應(yīng)高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速頻率的場(chǎng)合[1]，故某核電廠主給水泵增速箱軸封就采用迷宮密封來防止?jié)櫥托孤?。但此結(jié)構(gòu)的迷宮密封在設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)軸封處存在漏油現(xiàn)象，本文通過分析漏油產(chǎn)生的原因及針對(duì)原因制定了一系列措施，為以后處理此類問題提供了參考，具有一定的借鑒意義。

1? ? 主給水泵增速箱迷宮密封漏油初步分析

1.1? ? 迷宮密封本體結(jié)構(gòu)故障引起的泄漏

迷宮密封不能實(shí)現(xiàn)軸向密封的主要原因如下：

（1）迷宮密封回油孔堵塞，導(dǎo)致溝槽里的潤(rùn)滑油無法通過回油孔返回至增速箱內(nèi)，迫使?jié)櫥蛷拿詫m密封與軸之間的間隙漏出，但經(jīng)過解體檢查，此處并未堵塞;

（2）迷宮密封回油孔尺寸過小，導(dǎo)致溝槽里的潤(rùn)滑油不能順暢地流回至增速箱，迫使?jié)櫥蛷拿詫m密封與軸之間的間隙漏出;

（3）迷宮密封磨損嚴(yán)重，迷宮密封與軸之間的間隙不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)（0.5～0.58 mm），導(dǎo)致潤(rùn)滑油通過此間隙流至增速箱外部，但經(jīng)過解體檢查測(cè)量，其數(shù)據(jù)滿足要求;

（4）迷宮密封齒數(shù)少，其所形成的迷宮效應(yīng)不能有效阻止?jié)櫥托孤?/p>

1.2? ? 增速箱呼吸器故障引起的泄漏

增速箱上部設(shè)置有呼吸器，增速箱運(yùn)行過程中，嚙合齒輪、軸承等轉(zhuǎn)動(dòng)部件會(huì)產(chǎn)生熱量，使油箱內(nèi)部溫度升高，如果是密閉狀態(tài)的話內(nèi)部壓力就會(huì)升高，從而把增速箱內(nèi)部的潤(rùn)滑油通過迷宮密封擠壓至增速箱外部，因此設(shè)置有呼吸器，用于整個(gè)增速箱內(nèi)部排氣，防止增速箱內(nèi)部空氣壓力過大。其結(jié)構(gòu)主要由濾網(wǎng)和直管組成，如果濾網(wǎng)或直管堵塞，將會(huì)引起增速箱內(nèi)部空氣壓力過大，從而引起泄漏。

通過后續(xù)對(duì)呼吸器的解體檢查發(fā)現(xiàn)，濾網(wǎng)與直管都比較干凈，并未發(fā)現(xiàn)堵塞。

1.3? ? 迷宮密封外側(cè)負(fù)壓引起的泄漏

當(dāng)聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)將軸附近的空氣甩出，從而在靠近軸的部位形成一定的負(fù)壓，且軸轉(zhuǎn)速越高，其形成的負(fù)壓越明顯，故設(shè)置負(fù)壓板用于減少真空的形成，如圖1所示。但此塊負(fù)壓板直徑過小，并不能有效阻止迷宮密封處形成負(fù)壓，一旦此處負(fù)壓形成，將會(huì)加劇迷宮密封的泄漏。

2? ? 主給水泵增速箱迷宮密封漏油改進(jìn)

通過以上分析及檢查可以確定，引起迷宮密封泄漏的主要原因?yàn)椋好詫m密封回油孔尺寸過小、迷宮密封齒數(shù)少、負(fù)壓板直徑過小等。針對(duì)上述原因進(jìn)行如下改進(jìn)，可有效減少潤(rùn)滑油的泄漏。

2.1? ? 迷宮密封本體結(jié)構(gòu)改進(jìn)

迷宮密封回油孔尺寸過小，可選擇擴(kuò)孔的方式來增大回油孔尺寸。回油孔擴(kuò)孔后如圖2所示。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究可知，理論上隨著迷宮密封齒數(shù)的增加，泄漏會(huì)逐漸減少，但實(shí)際改造時(shí)，齒數(shù)不可能無限增加，此次迷宮密封改造主要是基于現(xiàn)有迷宮密封基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不變的前提，同時(shí)考慮現(xiàn)有迷宮密封與滑動(dòng)軸承之間的軸向距離，采取增加三個(gè)齒的結(jié)構(gòu)，并在這三個(gè)齒下方開回油孔等操作。改造后的迷宮密封如圖3所示。

2.2? ? 迷宮密封處降低負(fù)壓改進(jìn)

根據(jù)分析可知，由于主給水泵轉(zhuǎn)速高，其軸頸附近形成的負(fù)壓較為明顯，聯(lián)軸器部位可以當(dāng)作是階梯軸的最大直徑，故當(dāng)泵軸旋轉(zhuǎn)時(shí)形成了兩種空氣流動(dòng)，一種是由于階梯軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，將軸頸附近的空氣甩出，形成負(fù)壓;另一種是由于階梯軸直徑大小不一，其所形成的真空度大小也不一樣，直徑越大的位置，其形成的負(fù)壓越大。由于聯(lián)軸器部位直徑最大，故聯(lián)軸器處的負(fù)壓最大，此時(shí)會(huì)加劇迷宮密封處的抽氣效應(yīng)，可能引進(jìn)聯(lián)軸器外部的空氣，造成漏油加劇。因此，采用以下3種方式來減少迷宮密封處負(fù)壓的形成：

2.2.1? ? 增加聯(lián)軸器處負(fù)壓板直徑

在聯(lián)軸器附近增加負(fù)壓板直徑，可防止聯(lián)軸器處形成的負(fù)壓對(duì)迷宮密封處的空氣形成軸向抽氣。

2.2.2? ? 聯(lián)軸器保護(hù)罩鉆孔

在聯(lián)軸器保護(hù)罩上鉆孔，鉆孔尺寸直徑12 mm，數(shù)量12個(gè)，圓周均勻分布。

2.2.3? ? 迷宮密封處增加負(fù)壓板

迷宮密封處增加負(fù)壓板，可減少迷宮密封前端軸頸由于旋轉(zhuǎn)而形成的負(fù)壓。

3? ? 結(jié)論

通過對(duì)主給水泵增速箱漏油嚴(yán)重的問題進(jìn)行分析，給出相應(yīng)的解決方案，結(jié)論如下：

（1）漏油根本原因：迷宮密封齒數(shù)較少、負(fù)壓板直徑過小。

（2）解決方案：通過增加迷宮密封齒數(shù)、對(duì)迷宮密封回油孔擴(kuò)孔、安裝負(fù)壓板等措施，可有效減少漏油現(xiàn)象。目前改造的迷宮密封及負(fù)壓板等零部件，已應(yīng)用于某核電1號(hào)機(jī)三臺(tái)主給水泵增速箱、2號(hào)機(jī)主給水泵A增速箱等重要設(shè)備，漏油現(xiàn)象較改造前明顯好轉(zhuǎn)。同時(shí)針對(duì)2號(hào)機(jī)主給水泵B、C增速箱，將會(huì)在下次機(jī)組大修實(shí)施更換迷宮密封及增加負(fù)壓板等措施[2]。

（3）意義：通過對(duì)迷宮密封的改造，可以有效避免潤(rùn)滑油過多泄漏，保證主給水泵增速箱穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)也為后續(xù)AP1000堆型核電機(jī)組主給水泵增速箱軸封的設(shè)計(jì)及選用提供了參考。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 蔡仁良.流體密封技術(shù)——原理與工程應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

[2] 顧軍.AP1000核電廠系統(tǒng)與設(shè)備[M].北京：原子能出版社，2010.

收稿日期：2020-04-02

作者簡(jiǎn)介：王超（1992—），男，吉林松原人，助理工程師，研究方向：水泵維修。