核电站流体动压型主泵机械密封的水封装置的制作方法

本发明属于核电维修技术领域，具体涉及一种核电站流体动压型主泵机械密封的水封装置。

背景技术：

通常来讲，核电站反应堆主冷却剂泵(简称主泵)是核电厂的关键敏感设备，是核电厂的心脏。核电站在运流体动压型主泵机械密封自调试以来，短短5年时间，出现多达近20台次主泵机械密封低压泄漏流高、三级密封前压力下降甚至为0的事件。造成核电厂停机停堆检修或大修主线延误，严重影响核电厂的核安全以及经济效益，因此，如何避免主泵机械密封泄漏，保证主泵安全稳定运行，成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，提供了一种核电站流体动压型主泵机械密封的水封装置，所述核电站流体动压型主泵机械密封的水封装置包括：节流密封组件以及水封组件，所述核电站流体动压型主泵机械密封包括：位于壳体内的主轴、轴套、静环座、静环导套以及第一管道，所述轴套为管状，所述节流密封组件、静环导套为环形；

所述轴套固定套接在所述主轴外侧，所述静环导套套设在所述轴套外侧，所述静环导套上端具有沿径向向外侧延伸的台阶部，所述台阶部与所述壳体内侧固定连接；

所述节流密封组件套设在所述轴套外侧，并设置在所述静环导套与所述轴套之间缝隙的上接口处，用于对所述静环导套与所述轴套之间的缝隙进行密封；

所述第一管道贯穿所述壳体，所述第一管道能够将所述静环导套与所述轴套之间液体排出所述壳体外，所述水封组件包括第二管道，所述第二管道与所述第一管道连通，所述第二管道呈倒u形，所述第二管道的倒u形部位的顶端高于所述静环导套的上端；

所述主轴运转的过程中，所述第一管道和所述第二管道中充满液体，对所述核电站流体动压型主泵机械密封形成水封。

在一种可能的实现方式中，所述第二管道开设进水口、注水口以及排水口，所述进水口位于所述第二管道的左下端，所述出水口位于所述第二管道的右下端，所述注水口位于所述第二管道的倒u形部位的顶端；

所述进水口与所述第一管道位于所述壳体外部的端部连接，所述注水口与水源连接；

所述第二管道上所述进水口与所述注水口之间，靠近所述进水口的位置设置第一阀门；

所述第二管道的注水口下方的位置设置第三阀门，所述第三阀门高于所述静环导套的上端；

所述第二管道上所述注水口与所述排水口之间，靠近所述排水口的位置设置第二阀门。

在一种可能的实现方式中，打开所述第一阀门、所述第三阀门，关闭所述第二阀门，能够使得外部水源的水通过所述第二管道和所述第一管道对核电站流体动压型主泵机械密封进行倒灌水。

在一种可能的实现方式中，所述第一管道和所述第二管道中充满液体的情况下，打开所述第一阀门、所述第二阀门，关闭所述第三阀门，能够对所述核电站流体动压型主泵机械密封形成水封。

在一种可能的实现方式中，所述水封组件还包括水箱，所述第二管道包括第一分支管道、第二分支管道和第三分支管道；

所述水箱的上端开设上接口，所述水箱的下端开设下接口，所述水箱的侧面由上至下开设多个侧接口；

所述第一分支管道位于所述水箱的下接口与所述进水口之间，所述第一阀门设置在所述第一分支管道上；

所述第二分支管道位于所述多个侧接口中的任意一个侧接口与所述排水口之间，所述第二阀门设置在所述第二分支管道上；

所述第三分支管道位于所述注水口与所述水箱的上接口之间，所述第三阀门设置在所述第三分支管道上。

在一种可能的实现方式中，所述水箱侧面包括透明视窗，所述透明视窗可以展示所述水箱内的水位状态。

在一种可能的实现方式中，所述第二管道还包括第四分支管道；

所述第四分支管道一端与所述第一分支管道下端连接，所述第四分支管道的另一端与所述第二分支管道的下端连接，所述第四分支管道的位置低于所述第一阀门和所述第二阀门；

所述第四分支管道上设置第四阀门。

在一种可能的实现方式中，所述第一管道和所述第二管道对所述核电站流体动压型主泵机械密封形成水封的情况下，关闭所述第一阀门、所述第二阀门以及所述第三阀门，打开所述第四阀门，能够破坏对所述核电站流体动压型主泵机械密封的水封。

在一种可能的实现方式中，所述节流密封环的材料包括：聚四氟乙烯。

在一种可能的实现方式中，第二管道的倒u形部位的顶端与所述静环导套的上端的高度差介于0.2米至0.3米。

本发明的有益效果在于：本公开实施例在所述静环导套与所述轴套之间缝隙的上接口处增加节流密封组件，可以减小静环导套与轴套间隙，减小三级密封泄漏水的泄漏率，增加储水能力，还能增加三级密封泄漏腔室的压力，降低轴套部位的汽化现象；此外，在低压泄漏外接管线增加倒u型水封，增加储水能力，能进一步增加三级密封泄漏腔室的压力，降低轴套部位的汽化现象，通过在三级密封泄漏腔室建立水封，能有效隔绝空气进入三级密封泄漏腔室，增强冷却能力，明显改善三级密封泄漏腔室空穴、汽化现象，降低由于空穴、汽化现象对机械密封静环的随动性能的不良影响初略估计，解决某流体动压型主泵机械密封频繁故障问题，每年将创造5000万以上经济价值，对保障核电站安全也具有重大意义。

附图说明

图1是一示例性实施例示出的一种核电站流体动压型主泵机械密封的水封装置的示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种核电站流体动压型主泵机械密封的示意图。

图3是一示例性实施例示出的一种核电站流体动压型主泵机械密封的水封装置的节流密封组件的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图2是根据一示例性实施例示出的一种核电站流体动压型主泵机械密封的示意图。如图2所示，该核电站流体动压型主泵机械密封可以包括：主轴20、轴套19、动环座17、动环组件15、静环组件14、静环座12、静环导套10、以及壳体(图中未示出)，其中，主轴20、轴套19、动环座17、动环组件15、静环组件14、静环座12以及静环导套10位于该壳体内。

轴套19为管状，动环座17、动环组件15、静环组件14、静环座12、静环导套10为环形；其中，动环组件15包括由内至外嵌套的动环153、动环镶环152以及动环保持环151；动环、动环镶环以及动环保持环之间过盈配合；静环组件14可以包括由内至外嵌套的静环143、静环镶环142以及静环保持环141；静环、静环镶环以及静环保持环之间过盈配合。需要说明的是，可以根据需要选择不同结构的静环组件14和动环组件15，本公开实施例对静环组件14和动环组件15的结构和连接方式不做限定。

轴套19固定套接在主轴20外侧，动环座17固定套接在轴套19外侧(例如，动环座17可以通过固定销18与轴套19固定连接)，动环组件15套设在轴套19外侧，且动环组件15与动环座17固定连接，动环组件15位于动环座17的上方(例如，动环组件15可以分别通过第二弹簧销16、固定销18与动环座17固定连接，动环组件15与动环座17之间还可以设置密封圈23以增加动环组件12与动环座17之间的稳固性)；

静环导套10套设在轴套19外侧，静环导套10上端具有沿径向向外侧延伸的台阶部，该台阶部与外壳内侧固定连接，静环座12的上表面与台阶部的下表面弹性连接(例如，静环座12可以通过弹簧25与台阶部下表面弹性连接，此外，静环座12上表面与台阶部下表面之间还可以插设定位销11)，静环组件14与静环座12固定连接，静环组件14位于静环座12下方(例如，静环组件14可以分别通过第一弹簧销13和固定销18与静环座12固定连接)，静环组件14的下表面与动环组件15的上表面之间具有缝隙；通常来讲，需要静环组件14和动环组件15之间的缝隙的间距介于5微米至10微米，才能有效避免液体从静环组件14和动环组件15之间的缝隙泄漏出去。

静环座12的边缘具有沿轴向向上延伸的凸台，静环导套10下端的外侧与凸台的内侧壁相对，凸台的内侧壁设置周向的凹槽，o形圈21和支撑环22套设在静环导套10下端的外侧，且o形圈21和支撑环22位于凹槽内，o形圈21和支撑环22用于密封静环导套10下端的外侧与凸台的内侧壁之间的缝隙；

核电站流体动压型主泵在运行过程中，由于设冷水温、轴封注入水温每天都在变化，导致静环组件连同静环座始终相对于静环导套在进行微小的上下往复运动，因此也就要求主泵机械密封静环要有良好的跟随性能，以保证流体动压效应。但是，核电站流体动压型主泵在运行过程中，核电站流体动压型主泵机械密封腔室内的液体存在高温汽化、空穴现象、汽液两相现象，持续对静环的往复运动产生不良扰动，严重的降低了静环随动性能，最终导致静环座在相对于静环导套的往复运动过程中极易卡涩，静环组件和静环导套的跟随性能严重下降，使得静环组件的下表面与动环组件的上表面之间的缝隙间距过大(例如大于10微米)，造成机械密封低压泄漏。

针对这一问题，本公开实施例将节流密封组件设置在静环导套与轴套之间缝隙的上接口处，用于对静环导套与轴套之间的缝隙进行密封。并使得呈倒u形第二水封组件的第二管道与第一管道连通，第二管道的倒u形部位的顶端高于静环导套的上端；所述主轴运转的过程中，所述第一管道和所述第二管道中充满液体，对所述核电站流体动压型主泵机械密封形成水封。

图3是一示例性实施例示出的一种核电站流体动压型主泵机械密封的水封装置的节流密封组件的示意图。如图3所示，该节流密封组件可以包括节流密封环1，压紧垫2、螺栓4以及垫片3，该节流密封环1可以套设在轴套外侧与静环导套之间的缝隙上接口处，该节流密封环1上端可以具有沿径向向外延伸的台阶部，该台阶部可以压抵在静环导套5的上端面，该台阶部可以开设螺纹通孔，静环导套上端面可以开设螺纹孔盲孔，该螺纹通孔和螺纹盲孔可以匹配的对齐，使得该螺栓4可以螺纹连接在该螺纹通孔和螺纹盲孔中，压紧垫2和垫片3可以由下至上依次垫在该螺栓4和台阶部上表面之间。

在一种可能的实现方式中，节流密封环的材料可以包括聚四氟乙烯(ptfe，polytetrafluoroethylene)。

图1是一示例性实施例示出的一种核电站流体动压型主泵机械密封的水封装置的示意图。如图1所示，第二管道26可以开设进水口27、注水口29以及排水口28，进水口27可以位于第二管道26的左下端，出水口可以位于第二管道26的右下端，注水口29位于第二管道26的倒u形部位的顶端；其中，第二管道的倒u形部位的顶端与所述静环导套的上端的高度差介于0.2米至0.3米(例如0.25米)。

进水口27与第一管道25位于壳体24外部的端部连接，其中，进水口27与第一管道25之间可以连接控制阀门39，注水口29可以与水源连接(图中未示出，水源可以例如输出除盐水)；

第二管道26上进水口27与注水口29之间，靠近进水口27的位置设置第一阀门31；

第二管道26的注水口29下方的位置设置第三阀门33，第三阀门33高于静环导套的上端；

第二管道26上注水口29与排水口28之间，靠近排水口28的位置设置第二阀门32。

在一种可能的实现方式中，水封组件还包括水箱30，第二管道26包括第一分支管道、第二分支管道和第三分支管道；

水箱30的上端开设上接口34，水箱30的下端开设下接口35，水箱30的侧面由上至下开设多个侧接口36。水箱30可以通过固定支座38进行固定。

第一分支管道位于水箱30的下接口35与进水口27之间，第一阀门31设置在第一分支管道上；

第二分支管道位于多个侧接口36中的任意一个侧接口36与排水口28之间，第二阀门32设置在第二分支管道上，其中，各侧接口36的高度可以均高于静环导套的上端面。

举例来讲，在水箱30一侧开设有多个(例如11个)侧接口36，每个侧接口36可以例如为带堵头的螺纹管接头。该多个侧接口36可以在竖直方向上错位排列。水箱30侧面包括透明视窗37，透明视窗37可以展示水箱30内的水位状态。

每次可以打开使得一个侧接口36与第二分支管道连接，其他侧接口36可以关闭，例如可以使用堵头将对应的侧接口36封闭。

第二分支管道与不同高度的侧接口36连接水箱30管接头使得高位水箱30具有不同液位高度。使用时，可以根据核电站流体动压型主泵机械密封腔室内的实际液压的高低，选择适宜高度管接头与第二分支管道连接。例如，侧接口36的高度高于第一管道25位于壳体24外侧端口20厘米。

第三分支管道位于注水口29与水箱30的上接口34之间，第三阀门33设置在第三分支管道上。

二管道还包括第四分支管道；第四分支管道一端与第一分支管道下端连接，第四分支管道的另一端与第二分支管道的下端连接，第四分支管道的位置低于第一阀门31和第二阀门32；第四分支管道上设置第四阀门34。

在一种应用示例中，可以在核电站流体动压型主泵运行前，打开第一阀门、第三阀门，关闭第二阀门，关闭第四阀门，能够使得外部水源的水通过第二管道和第一管道对核电站流体动压型主泵机械密封进行倒灌水。

在核电站流体动压型主泵机械密封、第一管道和第二管道中充满液体的情况下，可以打开第一阀门、第二阀门，关闭第三阀门，并接着运行核电站流体动压型主泵，此时，第二管道能够对核电站流体动压型主泵机械密封形成水封。

当出现意外工况，可以关闭第一阀门、第二阀门以及第三阀门，打开第四阀门，能够破坏对核电站流体动压型主泵机械密封的水封。

当主泵停运后，也可以关闭第一阀门、第二阀门以及第三阀门，打开第四阀门，将第二管道的水封的水排出，避免残留的水形成硼结晶。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。