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潤滑油泄漏，但運行期間此結構的迷宮密封漏油量接近限值，后續在采取改軸封結構、降低迷宮密封處負壓等措施后，軸封漏油現象明顯好轉，為以后處理此類迷宮密封漏油問題提供了參考。

關鍵詞：軸封結構;漏油迷宮;密封;負壓

0? ? 引言

迷宮密封是在轉軸周圍設若干個依次排列的環行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空間，被密封介質在通過曲折迷宮的間隙時產生節流效應而達到阻漏的目的。由于迷宮密封的轉子和機殼間存在間隙，無固體接觸，無須潤滑，并允許有熱膨脹，適應高溫、高壓、高轉速頻率的場合[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潤滑油泄漏。但此結構的迷宮密封在設備正常運行時發現軸封處存在漏油現象，本文通過分析漏油產生的原因及針對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? ? 迷宮密封本體結構故障引起的泄漏

迷宮密封不能實現軸向密封的主要原因如下：

（1）迷宮密封回油孔堵塞，導致溝槽里的潤滑油無法通過回油孔返回至增速箱內，迫使潤滑油從迷宮密封與軸之間的間隙漏出，但經過解體檢查，此處并未堵塞;

（2）迷宮密封回油孔尺寸過小，導致溝槽里的潤滑油不能順暢地流回至增速箱，迫使潤滑油從迷宮密封與軸之間的間隙漏出;

（3）迷宮密封磨損嚴重，迷宮密封與軸之間的間隙不在標準范圍內（0.5～0.58 mm），導致潤滑油通過此間隙流至增速箱外部，但經過解體檢查測量，其數據滿足要求;

（4）迷宮密封齒數少，其所形成的迷宮效應不能有效阻止潤滑油泄漏。

1.2? ? 增速箱呼吸器故障引起的泄漏

增速箱上部設置有呼吸器，增速箱運行過程中，嚙合齒輪、軸承等轉動部件會產生熱量，使油箱內部溫度升高，如果是密閉狀態的話內部壓力就會升高，從而把增速箱內部的潤滑油通過迷宮密封擠壓至增速箱外部，因此設置有呼吸器，用于整個增速箱內部排氣，防止增速箱內部空氣壓力過大。其結構主要由濾網和直管組成，如果濾網或直管堵塞，將會引起增速箱內部空氣壓力過大，從而引起泄漏。

通過后續對呼吸器的解體檢查發現，濾網與直管都比較干凈，并未發現堵塞。

1.3? ? 迷宮密封外側負壓引起的泄漏

當聯軸器旋轉時，會將軸附近的空氣甩出，從而在靠近軸的部位形成一定的負壓，且軸轉速越高，其形成的負壓越明顯，故設置負壓板用于減少真空的形成，如圖1所示。但此塊負壓板直徑過小，并不能有效阻止迷宮密封處形成負壓，一旦此處負壓形成，將會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

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為：迷宮密封回油孔尺寸過小、迷宮密封齒數少、負壓板直徑過小等。針對上述原因進行如下改進，可有效減少潤滑油的泄漏。

2.1? ? 迷宮密封本體結構改進

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

根據國內外研究可知，理論上隨著迷宮密封齒數的增加，泄漏會逐漸減少，但實際改造時，齒數不可能無限增加，此次迷宮密封改造主要是基于現有迷宮密封基礎結構不變的前提，同時考慮現有迷宮密封與滑動軸承之間的軸向距離，采取增加三個齒的結構，并在這三個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? ? 迷宮密封處降低負壓改進

根據分析可知，由于主給水泵轉速高，其軸頸附近形成的負壓較為明顯，聯軸器部位可以當作是階梯軸的最大直徑，故當泵軸旋轉時形成了兩種空氣流動，一種是由于階梯軸旋轉產生的離心力，將軸頸附近的空氣甩出，形成負壓;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，其形成的負壓越大。由于聯軸器部位直徑最大，故聯軸器處的負壓最大，此時會加劇迷宮密封處的抽氣效應，可能引進聯軸器外部的空氣，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壓的形成：

2.2.1? ? 增加聯軸器處負壓板直徑

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

2.2.2? ? 聯軸器保護罩鉆孔

在聯軸器保護罩上鉆孔，鉆孔尺寸直徑12 mm，數量12個，圓周均勻分布。

2.2.3? ? 迷宮密封處增加負壓板

迷宮密封處增加負壓板，可減少迷宮密封前端軸頸由于旋轉而形成的負壓。

3? ? 結論

通過對主給水泵增速箱漏油嚴重的問題進行分析，給出相應的解決方案，結論如下：

（1）漏油根本原因：迷宮密封齒數較少、負壓板直徑過小。

（2）解決方案：通過增加迷宮密封齒數、對迷宮密封回油孔擴孔、安裝負壓板等措施，可有效減少漏油現象。目前改造的迷宮密封及負壓板等零部件，已應用于某核電1號機三臺主給水泵增速箱、2號機主給水泵A增速箱等重要設備，漏油現象較改造前明顯好轉。同時針對2號機主給水泵B、C增速箱，將會在下次機組大修實施更換迷宮密封及增加負壓板等措施[2]。

（3）意義：通過對迷宮密封的改造，可以有效避免潤滑油過多泄漏，保證主給水泵增速箱穩定運行，同時也為后續AP1000堆型核電機組主給水泵增速箱軸封的設計及選用提供了參考。

[參考文獻]

[1] 蔡仁良.流體密封技術——原理與工程應用[M].北京：化學工業出版社，2013.

[2] 顧軍.AP1000核電廠系統與設備[M].北京：原子能出版社，2010.

收稿日期：2020-04-02

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