核電站主給水泵機械密封研究

明迪　張明啟　王靜

摘? 要：通過對核電站主給水泵機械設備密封的研究中，合理利用熱量計算方法，對換熱器、泵送環進行準確的選擇，以達到水泵流量的最佳程度，提高核電站企業運轉的高速效率。應國家政策的號召，利用新型環保能源創建可持續發展的企業規劃，在清楚核電企業發展關鍵核心是機械設備的高效運轉后，對核電站主給水泵機械的高速運轉提出更高層次的要求，展現出水泵機械密封完整的必要性并提出了切實可行的舉措方針為保證水泵機械密封的正常運行，減少其不必要的磨損和老化，大大的延長其使用壽命和年限。保證整套裝置系統安全、穩定的運轉，提升企業的工作效率。

關鍵詞：水泵機械密封;流量;熱量;泵送環

引言：

當下時代對綠色的可持續發展的要求日益提高，各大核電站企業有著很不錯的發展勢頭，但是由于中國核電建設和規劃容量巨大，大多核電動力設備需要依靠核電站主給水泵的正常運作，來通過為蒸汽發生器二次側供給用水，使核電站運轉更加可靠;而對水泵機械的正確密封，就是通過流體壓強原理，從動靜環摩擦間形成一定厚度的液膜來保證水泵空腔和泵軸保持相對化對，有效避免液體從其中縫隙流走，強化主給水泵的正常運轉。

1.核電站主給水泵機械密封正常運行的條件

首先，主給水泵機械處于工作狀態時，其所包含的動環和靜環會時刻發生摩擦，而為保證減少在摩擦表面之間存在壓力導致材料磨損，需要借助液膜來對動靜環進行潤滑，由此可見，液膜潤滑作用是否高效直接決定著主給水泵機械設備的密封是否能正常運轉。

其次，液膜作用高效表現在其黏度的韌性要強，在對黏度韌性的分析中，溫度起著主導的作用，溫度的提升，一定會導致黏度降低，進而降低液膜的潤滑作用。根據有關資料表明，水溫超過80℃時，會導致密封端面磨損嚴重，這也是導致潤滑作用低的罪魁禍首。因此，想要保證水泵機械密封能長期有序地運轉，保持溫度低于60℃的溫度是重要的基礎。

最后，針對核電站主給水泵密封能力差的環境因素是時刻有高參數的數據出現，在工作運轉時的高轉速和高功率，極大地提升了密封面周圍的溫度變化，導致多余的熱量產生，嚴重影響機械密封的質量。所以通過合理的散熱方式，改變換熱器和泵送環的使用方式，對系統管阻正確計算，來高效提升密封準確度是極其關鍵的。

2.核電站主給水泵機械密封正常運行的舉措

2.1沖洗方式的選擇

為創造合適機械進行密封運行的環境，使其安全可靠的運行，需要借用機械密封循環系統進行，對機械設備摩擦、壓力、濕度、溫度等各大重要參數指標進行合理控制來配置的標準、切實可行的選擇。

例如API 682機械的處理中，API Plan 23沖洗方案就是通過使用高溫熱水進行的配置方案。 通過泵送環的泵送作用，高溫沖洗液會將密封腔內的液體根據端面摩擦熱和水泵送達流體的傳導熱量完全帶走，留下溫度低于60℃的合適溫度。利用該沖洗方案，能有效提高換熱功率和效率，減小核電機械設備自身的超負荷運轉，延長設備使用年限，利用熱交換而介質間的互相轉換，從而達到沖洗方案的確立。

2.2泵送環的選擇

沖洗液整個循環體制中最重要的動力系統就是泵送環，選擇正確參數和形式的泵送環能最大化程度地提升沖洗液的流量和速率，方便于后續對換熱器換熱功率的增強。就目前市場來看，企業所采用的泵送環大致分為離心式和螺旋式。泵送環選擇的不同主要是根據企業實操和空間大小結構所決定的。離心式泵送環通過類似葉片的裝置，使介質產生離心率，來進行沖洗液的動力推動;而螺旋式泵送環需要靠較大的軸向尺寸，利用螺旋轉動帶動介質，實現動力推動。由于核電站水泵密封中腔軸向尺寸較大，需要選擇相對匹配的螺旋式泵送環。

2.3計算系統管阻以及熱量

循環系統管路中管阻設計不正確，會導致管阻率增大，進而導致通過液體流量減小，影響熱轉換效率。因此在設計管路系統時，除了要進行必要的整體布局，精密的計算也是必不可少的，通過對局部管阻系數的分析，還要聯系實際情況。盡量減少接頭、閥門的數量和管線的長度，根據實驗室已知介質流速和管阻來實現最大化程度完成輔助系統產品的標準化。

為把多余的熱量通過換熱器帶走，使密封面周圍時刻處于低溫并長期有效方便于機器運行的條件，熟知熱量大小及來源就需要通過計算來得出，而熱量來源的密封端的摩擦熱和高溫介質傳導的傳導熱，需要相應的計算方式。

通過對摩擦熱和高溫介質傳導熱的分析并結合生活實際應用可發現，根據不同工況條件和水泵結構基礎，泵送流體的特性、流速以及摩擦系數都會引起計算值與理論值出現相應的誤差，再者由于密封端面摩擦系數非常難確定，受到很多因素的影響，像端面材質、加工精度和運行狀態的不同，因此在實際生產應用中，企業切實根據自身生產實際利用計算所得數值來確定相應需采取的數值。

換熱器的作用就是要使密封面周圍達到穩定密封可以長周期有效運行的溫度，在冷卻高溫，保證核電主給水泵密封系統穩定運作起著非常重要的作用，所以，選擇正確的換熱器就是重中之重。

通常的，在密封系統中比較常用的換熱器結構有三種形式：

（1）沉浸式盤管換熱器。它的優點是結構簡單，體積小，做工靈巧簡易;成本低，適合剛起步的企業;也可進行拆卸清洗。而缺點是管阻過大，換熱效率低，不利于熱功率較小的核電站使用。

（2）管殼式列管換熱器。它的優點同沉浸式盤管換熱器恰好相反，它的換熱功率大，換熱效率也高，管阻小。 但是體積過大，耗費時間精力較多、加工復雜;成本過于高，只適合于大流量介質、換熱功率大的企業運轉。

（3）套管式盤管換熱器。它的優點是結構相對簡單，體積適中，加工工藝簡單，成本低，換熱器效率高，但是無法清洗，一次性利用，所以只供換熱功率稍大的核電主給水泵這些關鍵設備場合使用。

在對換熱器選擇時必須嚴格按照企業需求和實際情況，選擇正確高效的換熱器。以便達到面積選擇正常合理，避免造成系統管路太長，管阻增大，換熱器效率降低等問題以及換熱器功率達不到要求，降溫效果嚴重不達標，密封壽命下降。對于換熱系數的變化以及水溫流量等參數的影響，需要利用直接驗證的方式來進行最準確的換熱器的選擇。

3.結論

核電主給水泵機械密封熱量設計是密封設計非常關鍵的部分，因此通過選擇合適水泵送環以及換熱器，通過精確計算的理論熱量和管阻數據的計算，來設計有效具體的管路系統把系統產生的熱量有效帶走，使核電站主給水泵機械密封處一種低溫而穩定的工作環境下。在考慮各步驟之間互相聯系的程度下，改變密封的實操和選擇。根據熱量計算大小，選取合適的換熱器，提高安全指數和可循環利用率;為提升泵送環工作效率，從多方面改進和完善其對應的設備參數，提高其推動流體運轉的能力和準確度;沖洗進程也要全面完善的進行，致使整個設備溫度的初始起點溫度處在合理且適宜的范圍中。

參考文獻

[1]孫志強.核電站主給水泵機械密封分析[J].百科論壇電子雜志，2021 （15）：3030.DOI：10.12253/j.issn.2096-3661.2021.15.3010.

[2]梅義寬.核電站主給水泵機械密封研究[J].化工設備與管道，2019，56 （3）：54-59，67.DOI：10.3969/j.issn.1009-3281.2019.03.012.

[3]徐萬年，王寅初.嶺澳核電站二期APA主給水泵機械密封故障原因分析[J].水泵技術，2018（4）：28-31.