CN103790855A

CN103790855A - 一种具有能动与非能动停车密封的核主泵机械密封系统

Info

Publication number: CN103790855A
Application number: CN201410060177.0A
Authority: CN
Inventors: 刘莹; 刘向锋; 王悦昶; 黄伟峰; 高志; 王子羲; 索双富; 王玉明; 李鲲
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2014-05-14

Abstract

一种具有能动与非能动停车密封的核主泵机械密封系统，在第三级接触式密封的上方，加入停车密封结构，停车密封能动系统控制阀、非能动系统控制阀并联后的一端和高压气源连接，另一端和供气管路连接，供气管路通过高压气通道向移动环提供动力，当第一级流体静压密封、第二级接触式密封、第三级接触式密封均失效或主泵停机的情况下，通过能动系统控制阀开启使停车密封发挥作用，成为防止反应堆冷却剂泄漏的最后一道屏障；当核电站发生严重的故障，如SBO工况时，通过非能动系统控制阀使停车密封发挥作用，防止在此情况下的核反应堆冷却剂泄漏，为进一步处理相关问题赢得了时间，减小核电站的损失及其可能造成的环境污染。

Description

一种具有能动与非能动停车密封的核主泵机械密封系统

技术领域

本发明涉及核主泵机械密封技术领域，具体涉及一种具有能动与非能动停车密封的核主泵机械密封系统。

背景技术

反应堆冷却剂泵，即核主泵，其机械密封是用来控制反应堆冷却剂沿泵轴的泄漏，其与反应堆冷却剂泵的安全、可靠运行密切相关。目前国际上主要使用的反应堆冷却剂泵用机械密封装置为三级机械密封，可以分为两大类，一种是流体静压式，其结构为第一级采用流体静压式、第二、三级采用接触式机械密封结构；另一种是流体动压式，其结构为三级均采用相同结构的流体动压式机械密封。

不论是流体静压式，还是流体动压式三级机械密封装置，所面临的共同问题是在核反应堆遇到停电（SBO）工况时，无法阻止反应堆冷却剂泄漏，造成环境辐射污染。针对此问题，在已公开的技术中提出了利用停车密封来防止核主泵停机或三级机械密封均失效时的冷却剂泄漏（见中国专利CN103267030A）。但是其仍有不足，并不能在SBO情况下提供核主泵可靠的密封。因此，本专利所提出的具有能动及非能动停车密封的反应堆冷却剂泵（即核主泵）流体静压三级机械密封系统，既可以满足三级静压密封全部失效和主泵停机情况下的密封，也可以满足SBO工况下核主泵的密封可靠性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有能动与非能动停车密封的核主泵机械密封系统，在SBO情况下，利用停车密封的非能动系统为主泵提供密封。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种具有能动与非能动停车密封的核主泵机械密封系统，包括主轴1、第一级流体静压密封组件、第二级接触式密封组件、第三级接触式密封组件，第一级流体静压密封组件由第一动密封2和第一静密封3组成，第二级接触式密封组件由第二动密封4和第二静密封5组成，第三级接触式密封组件由第三动密封6和第三静密封7组成，第一级流体静压密封、第二级接触式密封、第三级接触式密封串联，在第三级接触式密封的上方，加入停车密封结构，停车密封结构包括移动环8、停车密封环9、第四静密封10和移动环座11，移动环8的密封面和停车密封环9的密封面相对安装，移动环8和停车密封环9之间设有第四静密封10，移动环8的移动环座11与密封腔体之间通过第五静密封12密封，移动环座11上有高压气通道11-1，外部供气系统包括高压气源16，能动系统控制阀15、非能动系统控制阀14并联后的一端和高压气源16连接，另一端和供气管路13连接，供气管路13通过高压气通道11-1向移动环8提供动力。

所述第一级流体静压密封组件不局限于特定的设计方案，包括所有运用流体静压机械密封原理而进行设计的结构，第二级接触式密封组件、第三级接触式密封组件不局限于特定的设计方案，包括所有满足功能要求而进行设计的结构。

所述高压气源16包括能够提供高压气体的设备及其配套设施。

所述能动系统控制阀15采用只能够能动控制的阀体。

所述非能动系统控制阀14采用在能动系统失效时具有非能动作动的阀体。

本发明的有益效果主要表现在：当第一级流体静压密封、第二级接触式密封、第三级接触式密封均失效或主泵停机的情况下，可以通过能动系统控制阀15开启使停车密封发挥作用，成为防止反应堆冷却剂泄漏的最后一道屏障。当核电站发生严重故障时，例如SBO工况，可以通过非能动系统控制阀14使停车密封发挥作用，防止在此情况下的核反应堆冷却剂泄漏，为进一步处理相关问题赢得了时间，减小核电站的损失及其可能造成的环境污染。

附图说明

附图是本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做详细描述。

参照附图，一种具有能动与非能动停车密封的核主泵机械密封系统，包括主轴1、第一级流体静压密封组件、第二级接触式密封组件、第三级接触式密封组件，第一级流体静压密封组件由第一动密封2和第一静密封3组成，第二级接触式密封组件由第二动密封4和第二静密封5组成，第三级接触式密封组件由第三动密封6和第三静密封7组成，第一级流体静压密封、第二级接触式密封、第三级接触式密封串联，在第三级接触式密封的上方，加入停车密封结构，停车密封结构包括移动环8、停车密封环9、第四静密封10和移动环座11，移动环8的密封面和停车密封环9的密封面相对安装，移动环8和停车密封环9之间设有第四静密封10，移动环8的移动环座11与密封腔体之间通过第五静密封12密封，移动环座11上有高压气通道11-1，外部供气系统包括高压气源16，能动系统控制阀15、非能动系统控制阀14并联后的一端和高压气源16连接，另一端和供气管路13连接，供气管路13通过高压气通道11-1向移动环8提供动力。

所述能动系统控制阀15采用只能够能动控制的阀体。

本发明的工作原理：

当第一级流体静压密封、第二级接触式密封、第三级接触式密封均失效或主泵停机的情况下，反应堆冷却剂会沿主轴1的轴向向外界泄漏，这种情况下通过总控系统开启能动系统控制阀15，使得外部高压气体通过移动环座11上的高压气通道11-1进入腔内，使移动环8向上方移动，直到移动环内的第四静密封10与停车密封环9压紧，从而防止反应堆冷却剂向外泄漏。当核主泵密封故障排除后，便可关闭能动系统控制阀15，待高压气体排除后，移动环8复位。

当核电站发生SBO情况时，非能动系统控制阀14自动开启，外部高压气体通过移动环座11上的高压气通道11-1进入腔内，使移动环8向上方移动，直到移动环内的第四静密封10与停车密封环9压紧，从而防止反应堆冷却剂向外泄漏，为处理SBO情况争取了时间。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims

1.一种具有能动与非能动停车密封的核主泵机械密封系统，包括主轴（1）、第一级流体静压密封组件、第二级接触式密封组件、第三级接触式密封组件，第一级流体静压密封组件由第一动密封（2）和第一静密封（3）组成，第二级接触式密封组件由第二动密封（4）和第二静密封（5）组成，第三级接触式密封组件由第三动密封（6）和第三静密封（7）组成，其特征在于：第一级流体静压密封、第二级接触式密封、第三级接触式密封串联，在第三级接触式密封的上方，加入停车密封结构，停车密封结构包括移动环（8）、停车密封环（9）、第四静密封（10）和移动环座（11），移动环（8）的密封面和停车密封环（9）的密封面相对安装，移动环（8）和停车密封环（9）之间设有第四静密封（10），移动环（8）的移动环座（11）与密封腔体之间通过第五静密封（12）密封，移动环座（11）上有高压气通道（11-1），外部供气系统包括高压气源（16），能动系统控制阀（15）、非能动系统控制阀（14）并联后的一端和高压气源（16）连接，另一端和供气管路（13）连接，供气管路（13）通过高压气通道（11-1）向移动环（8）提供动力。

2.根据权利要求1所述的一种具有能动与非能动停车密封的核主泵机械密封系统，其特征在于：所述第一级流体静压密封组件不局限于特定的设计方案，包括所有运用流体静压机械密封原理而进行设计的结构，第二级接触式密封组件、第三级接触式密封组件不局限于特定的设计方案，包括所有满足功能要求而进行设计的结构。

3.根据权利要求1所述的一种具有能动与非能动停车密封的核主泵机械密封系统，其特征在于：所述高压气源（16）包括能够提供高压气体的设备及其配套设施。

4.根据权利要求1所述的一种具有能动与非能动停车密封的核主泵机械密封系统，其特征在于：所述能动系统控制阀（15）采用只能够能动控制的阀体。

5.根据权利要求1所述的一种具有能动与非能动停车密封的核主泵机械密封系统，其特征在于：所述非能动系统控制阀（14）采用在能动系统失效时具有非能动作动的阀体。