核電廠常規(guī)島凝泵機封冷卻水系統(tǒng)改造探討

任旭東

中圖分類號：TM623 文獻標識：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。本文對核電機組凝泵機封使用過程中存在的問題進行分析，并對如何進行密封冷卻水系統(tǒng)改造進行探討。

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

正常工作情況下，凝結(jié)水泵入口部位處于負壓狀態(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)出負壓狀態(tài)，為避免在運行工況下外部氣內(nèi)進入到泵體內(nèi)部，使得凝結(jié)水溶氧量超過標準范圍，需要采用性能可靠軸端密封。

一、串聯(lián)機械密封在凝結(jié)水泵中的應用

該密封采用兩組相同方向設置的單端面機械密封來實現(xiàn)串聯(lián)。此密封裝置內(nèi)部設置有密封腔體，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)泵中運行介質(zhì)，形成可以進行潤滑的密封面。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)水來對主密封進行沖洗來達到冷卻的目的，并用除鹽水來實現(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)的負壓狀態(tài)，從而實現(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)機械密封方式后，解決了原來的凝結(jié)水損耗變大，嚴重的漏氣問題。

二、核電機組凝泵機封使用過程中存在的問題

（一）核電機組凝泵結(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，軸密封設計為串聯(lián)機械密封方式，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入到冷卻系統(tǒng)當中。

（二）機組運行存在的問題

凝結(jié)水泵在核電機組投入使用之后，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，從而進入到凝結(jié)水泵運行介質(zhì)當中。冷卻副密封采用的為除鹽水，為了避免閉式循環(huán)水造成的設備腐蝕，會對冷卻水中添加磷酸鈉來對水體酸堿度進行調(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)機械密封的方式，主密封面損壞是導致凝結(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行調(diào)整過程中，由于針型閥無法使壓力達到準確的壓力，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到設計要求的壓差，主密封腔利用節(jié)流套來與凝泵入口真空平衡腔進行連接，腔室間的壓差要超過主副密封壓差，這就導致主密封受損后，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行分析，從而制定出切實有效的措施。冷卻主副密封水體中的成分不同，在凝結(jié)水泵運行過程中，可對兩級密封都利用凝結(jié)水來實現(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)水來實現(xiàn)冷卻和密封，可以把兩級密封冷卻水進行并聯(lián)，采用止回閥來實現(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)水進行隔離，凝泵的兩級密封可以采用凝結(jié)水來實現(xiàn)沖洗和冷卻。為了實現(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現(xiàn)聯(lián)鎖控制，也可以采用手動閥來進行控制。

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，這就需要在凝泵運行和備用條件下，避免外部空氣通過軸封進入到泵體內(nèi)和凝結(jié)水受到污染的現(xiàn)象。在對軸端密封進行選型時，需要充分考慮到密封形式和科學設置輔助管路，可以保證凝結(jié)水泵長時期地保持在正常運行狀態(tài)。

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