重水堆主泵機械密封壓力低原因分析及處理

徐偉強

中核霞浦核電有限公司 福建寧德 355100

1 重水堆主泵機械密封設備信息

重水堆主泵為單級單吸雙排立式離心泵，密封形式為三級機械密封帶后備密封。主泵機械密封結構形式：三級減壓結構，任何一級機械密封可單獨承受主系統全壓，為集裝式機械密封，各級機械密封壓縮量（密封面預緊壓力）為要求范圍內統一調整，并自由分擔。機械密封的調整及更換必須在機組停運后，不可在線進行干預。

2 主泵受運行限制和條件

電站運行技術規格書要求：一臺或多臺主泵停運，要求堆功率低于2%FP。主泵軸封冷卻水出口溫度高報警值為80℃，當溫度達到93℃，且滿足一定條件則停堆、停泵并對主熱傳輸系統進行降壓冷卻。

3 缺陷及初步評估

3.1 缺陷背景

2015.3，運行的4#主泵密封泄漏量出現偏大，且機械密封二三級壓差和壓力均呈不斷下降趨勢，由此判斷主泵二三級密封存在泄漏。

3.2 初步評估

2015.7之后，4#主泵的密封壓力趨于平穩，未再出現持續下降的趨勢，但二三級密封壓差、壓力均偏低，二級密封壓力已經下降到5.6MPa。三級密封壓差已經上升至3.7MPa，運行手冊要求（三級 2.43-5.46Mpa，二級5.56-8.6Mpa，一級 7.89-10.93Mpa）。

出現密封壓差降低的主要原因是級間泄漏、第三級泄漏或其他級的減壓盤管堵塞造成?；谠摲治鏊悸罚枪收闲缘臋C械密封壓力下降不會導致機械密封直接失效。緩解該缺陷的唯一途徑是調整機械密封壓縮量，減少級間和第三級密封泄漏，使各級密封壓差趨于平穩，但徹底消除該缺陷則需要整體更換機械密封。

4 缺陷定位及原因

主泵機械密封冷卻水是由上充泵供給，與主泵水導軸承的冷卻水混合后經過軸封冷卻器冷卻，注入機械密封第一級形成軸封注入流。軸封注入流分兩部分（圖一）：第一部分，進入機械密封后部分下行，冷卻主泵水導軸承；第二部分，軸封冷卻水上行，經過三級減壓后流回重水存儲箱，第三級密封泄漏的重水經過密閉管線匯集到泄漏收集箱。

針對4#主泵機械密封出現二三級壓力低，結合現場引漏情況，進行原因分析，大致分為以下三類：

4.1 機械密封密封副降級

（1）失效機理：密封副配合不良，出現級間泄漏，導致密封腔室壓力降低。

圖1 主泵機械密封軸封冷卻水流向圖

（2）原因：機械密封減壓主要依靠長尺寸的減壓盤管，三級機械密封減壓盤管會自動平衡減壓負荷。機械密封發生級間泄漏后，部分重水旁通減壓盤管，造成該級密封盤管減壓效果下降。泄漏持續增加，會導致機械密封壓力持續下降。若第三級機械密封泄漏，則能從重水泄漏收集系統的泄漏指示器直接觀察到?，F場檢查發現，該泵的泄漏量較大，也證實了機械密封存在泄漏的問題。

（3）結論：機械密封泄漏是造成密封壓力降低的一個因素。

4.2 機械密封減壓盤管堵塞

（1）失效機理：機械密封減壓盤管堵塞，導致壓降增加，各級密封壓降分布不均，出現級間高壓和低壓現象。

（2）原因：主系統軸封水有5微米的過濾器，解體檢查過濾器濾芯無異物壓差正常，泵機械密封減壓盤管內經3.3mm左右，次組裝前均進行清洗吹掃，確認無堵塞異常，運行期間，減壓盤管內的密封水有一定的流速，不會存在沉積物堵塞問題。

（3）結論：機械密封盤管堵塞問題可排除。

4.3 機械密封壓力參數測量回路故障

（1）失效機理：測量回路漂移或故障，提供虛假信號。

（2）原因：機械密封壓力測量回路均按期執行檢查，未發現問題。參數本身的變化以及相互之間的數據以及關系均正常，故測量回路不存在故障。

（3）結論：測量回路問題可排除。

通過以上三種原因分析，排除了盤管堵塞、測量回路問題。分析認為造成機械密封壓力低的原因為機械密封的級間泄漏。

5 針對原因分析結果處理缺陷及結果

結合原因分析，判斷導致主泵機械密封壓力低的主要原因：機械密封級間泄漏。按照電站運行安全要求，參照歷史檢修經驗，結合當前狀態下機械密封的運行情況，采取了緩解處理方式：根據以往處理機械密封壓差不平均或者持續降低的經驗，對于較新的機械密封，可通過調整機械密封彈簧的壓縮量來調整密封面的壓力，達到降低泄漏，穩定各級密封壓力、壓差的目的。小修期間調整了4#主泵機械密封的彈簧壓縮量，使得各級機封彈簧的預緊力自由調整。實施完成后，4#主泵機械密封各級密封壓力、壓差均向好的方向變化，經過一段時間的觀察確認密封壓力、壓差均較為平穩，未出現下降和波動現象。同時，對比機組重水收集箱排水頻率分析，機械密封泄漏量明顯減少，達到預期的處理要求和結果。

6 結語

本文針對4#主泵機械密封壓力低的故障處理，結合了歷史機械檢修經驗，機封當前運行參數情況以及充分的原因分析，最終，通過采用調整機械密封壓縮量來實現機封的再運行。該處理方式，既滿足主泵實際運行要求，又未擴大檢修范圍，影響機組其它狀態的安全穩定運行，同時，增加了檢修人員對于該類缺陷處理的檢修經驗和技能水平，降低了生產成本，也為后續處理該類機封缺陷時提供參考。